原核细胞基因表达调控机制

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1、石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 Several steps in the gene expression process may be modulated, including the transcription step and translation step and the post-translational modification of a protein. Gene regulation gives the cell control over structure and function, and is the basis for cellular differen

2、tiation, morphogenesis and the versatility and adaptability of any organism. Gene regulation may also serve as a substrate for evolutionary change, since control of the timing, location, and amount of gene expression can have a profound effect on the functions (actions) of the gene in the organism.

3、石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 原核细胞基因表达调控 Regulation of Prokaryotic Gene Expression 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 一、基因表达调控概述 Basic Conceptions and Principle 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （一）基因表达的概念 *基因 *基因组 (genome) 一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或 整套基因。 基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学 功能的蛋白质分子的过程。 * 基因表达 (gene expression) 基因表达是受调控的 石河子大学研究生生物化学与

4、分子生物学精品课程 （二）基因表达的时间性及空间性 1、时间特异性 按功能需要，某一特定基因的表达严格按 特定的时间顺序发生，称之为基因表达的 时间 特异性 (temporal specificity)。 多细胞生物基因表达的时间特异性又称 阶 段特异性 (stage specificity)。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 2、空间特异性 基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分 布差异 ， 实际上是由细胞在器官的分布决定的 ， 所以空间特异性又称 细胞或组织特异性 (cell or tissue specificity)。 在个体生长全过程 ， 某种基因产物在个体 按不同组织空

5、间顺序出现 ， 称之为基因表达的 空间特异性 (spatial specificity)。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （三）基因表达的方式 按对刺激的反应性，基因表达的方式分为： 1、组成性表达 某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持 续表达 ， 通常被称为 管家基因 (housekeeping gene)。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 无论表达水平高低 ， 管家基因 较少受环境 因素影响 ， 而是在个体各个生长阶段的大多数 或几乎全部组织中持续表达 ， 或变化很小 。 区 别于其他基因 ， 这类基因表达被视为 组成性基 因表达 (constitutive

6、gene expression)。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 2、诱导和阻遏表达 在特定环境信号刺激下 ， 相应的基因被激 活 ， 基因表达产物增加 ， 这种基因称为 可诱导 基因 。 可诱导基因在特定环境中表达增强的过程 ， 称为 诱导 (induction)。 如果基因对环境信号应答是被抑制 ， 这种 基因是 可阻遏基因 。 可阻遏基因表达产物水平 降低的过程称为 阻遏 (repression)。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 基因 表达增强 表达减弱 诱导 阻遏 环 境 因 素 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 在一定机制控制下 ， 功能上

7、相关的一组基 因 ， 无论其为何种表达方式 ， 均需协调一致 、 共 同 表 达 ， 即为 协 调 表 达 (coordinate expression) ， 这种调节称为 协调调节 (coordinate regulation)。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （四）基因表达调控的生物学意义 1、适应环境、维持生长和增殖 2、维持个体发育与分化 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 二、基因表达调控的基本原理 Basic Principle of Gene Expression Regulation a 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （一）基因表达的多

8、级调控 基因 激活 转录起始 转录后加工 mRNA降解 蛋白质降解等 蛋白质翻译 翻译后加工修饰 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （二） 基因转录激活调节基本要素 特异 DNA序列和调节蛋白质 调节蛋白 DNA-蛋白质、蛋白质 -蛋白质相互作用 RNA聚合酶 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 原核生物 蛋白质因子 操纵子 (operon) 机制 特异 DNA序列 编码序列 启动序列 操纵序列 其他调节序列 (promoter) (operator) 1. 特异 DNA序列和调节蛋白质 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 是 RNA聚合酶结合并启动转录 的特异

9、 DNA序列。 1) 启动序列 RNA转录起始 -35区 -10区 TTGACA TTAACT TTTACA TATGAT TTTACA TATGTT TTGATA TATAAT CTGACG TACTGT N17 N16 N17 N16 N16 N7 N7 N6 N7 N6 A A A A A trp tRNATyr lac recA Ara BAD TTGACA TATAAT 共有序列 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 Pribnow box 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 共有序列 (consensus sequence) 决定启动 序列的转录活性大小 。 某些

10、特异因子 （ 蛋白质 ） 决定 RNA聚合 酶 对一个或一套启动序列的特异性识别和结 合能力 。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 2 操纵序列 阻遏蛋白 (repressor)的结合位点 当操纵序列结合有 阻遏蛋白 时 ， 会阻碍 RNA聚合酶与启动序列的结合 ， 或是 RNA聚合 酶不能沿 DNA向前移动 ， 阻碍转录 。 启动序列 编码序列 操纵序列 pol 阻遏蛋白 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 3) 其他调节序列、调节蛋白 例如 激活蛋白 (activator)可结合启动序列邻近 的 DNA序列 ， 促进 RNA聚合酶与启动序列的 结合 ， 增强 RNA聚

11、合酶活性 。 有些基因在没有激活蛋白存在时 ， RNA 聚合酶很少或完全不能结合启动序列 。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 真核生物 顺式作用元件 (cis-acting element) 可影响自身基因表达活性的 DNA序列 B A DNA 编码序列 转录起始点 不同真核生物的顺式作用元件中也会发现一 些共有序列 ， 如 TATA盒 、 CAAT盒等 ， 这些共 有序列是 RNA聚合酶或特异转录因子的结合位点 。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 2 、真核基因的调节蛋白 还有蛋白质因子可特异识别 、 结合自 身基因的调节序列 ， 调节自身基因的表达 ， 称 顺式

12、作用 。 由某一基因表达产生的蛋白质因子 ， 通过与另一基因的特异的顺式作用元件相 互作用 ， 调节其表达 。 反式作用因子 (trans-acting factor) 这种调节作用称为 反式作用 。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 c DNA a DNA 反式调节 C 顺式调节 mRNA C 蛋白质 C B A mRNA 蛋白质 A A 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 指的是反式作用因子与顺式作用元件之 间的特异识别及结合 。 通常是非共价结合 ， 被识别的 DNA结合位点通常呈对称 、 或不完 全对称结构 。 绝大多数调节蛋白质结合 DNA前 ， 需通 过蛋白质

13、 -蛋白质相互作用 ， 形成 二聚体 (dimer)或 多聚体 (polymer)。 3. DNA - 蛋白质 蛋白质 -蛋白质 的相互作用 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 4. RNA聚合酶 原核启动序列 /真核启动子与 RNA聚合酶 活性 RNA聚合酶与其的亲和力 ， 影响转录。 调节蛋白与 RNA聚合酶活性 一些特异调节蛋白在适当环境信号刺激下表 达 ， 然后通过 DNA-蛋白质 、 蛋白质

14、-蛋白质相互 作用影响 RNA聚合酶活性 。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 三、原核基因表达调控 Regulation of Prokaryotic Gene Expression 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 调节的主要环节在 转录起始 （一）原核基因转录调节特点 1、 因子决定 RNA聚合酶识别特异性 2、操纵子模型的普遍性 3、阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （二）乳糖操纵子调节机制 1、 乳糖操纵子 (lac operon)的结构 调控区 CAP结合位点 启动序列 操纵序列 结构基因 Z： -半乳糖苷酶 Y： 透

15、酶 A：乙酰基转移酶 Z Y A O P DNA 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 Lac operon 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 mRNA 阻遏蛋白 I DNA Z Y A O P pol 没有乳糖存在时 2、 阻遏蛋白的负性调节 阻遏基因 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 mRNA 阻遏蛋白 有乳糖存在时 I DNA Z Y A O P pol 启动转录 mRNA 乳糖 半乳糖 -半乳糖苷酶 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 Lac operon 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 + + + + 转录 无葡萄糖， cAMP

16、浓度高时 有葡萄糖， cAMP浓度低时 3、 CAP的正性调节 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 4、 协调调节 当阻遏蛋白封闭转录时 ， CAP对该系统不能 发挥作用； 如无 CAP存在 ， 即使没有阻遏蛋白与操纵序 列结合 ， 操纵子仍无转录活性 。 单纯乳糖存在时 ， 细菌利用乳糖作碳源； 若有葡萄糖或葡萄糖 /乳糖共同存在时 ， 细 菌首先利用葡萄糖 。 葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称 分解代 谢阻遏 (catabolic repression)。

17、 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 mRNA 低半乳糖时 高半乳糖时 葡萄糖低 cAMP浓度高 葡萄糖高 cAMP浓度低 RNA-pol O O O O 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 The regulation of lac operon by CAP,repressor,CAMP and inducer 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 Trp Trp 高时 Trp 低时 mRNA O P trpR 调节区 结构基因 RNA聚合酶 RNA聚合酶 （三）色氨酸操纵子调节机制 转录衰减 色氨酸操纵子 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 石河子大

18、学研究生生物化学与分子生物学精品课程 Trp operon 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 衰减子（ A）是 Trp operon的第二控制系统。 第二控制系统实验证据提示： Trp operon 酶本底只有 1/70， Lac operon为 1/1000，说明 Trp operon的阻遏要比 Lac operon低得多，但 仍可以满足细菌适应生存的需要，说明 Trp存 在第二控制系统。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 衰减子前导肽（ aL）及其空间结构特点 aL离 E基因上游约 3060bp 有 4个 GC特征的片段，其后是 8 个 U，是不依赖 因子的终止子，

19、 终止作用有赖于前面片段发夹结 构形成情况。 当 Trp，片段 3,4形 成发夹结构，转录终止。 有 2个串联 UGG（ Trp密码子） 全长多顺反子 6700bp。 空 间 结 构 特 点 DNA RPO aL EBCDA aLmRNA L肽 UGGUGG 1 2 3 4 位于第 60位核苷酸 -Trp-Trp- 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 UUUU UUUU 调节区 结构基因 trpR O P 前导序列 衰减子区域 UUUU 前导 mRNA 1 2 3 4 衰减子结构 第 10、 11密码子为 trp密码子 终止密码子 14aa前导肽编码区 : 包含序列 1 形成发夹结构

20、能力强弱： 序列 1/2序列 2/3序列 3/4 trp 密码子 UUUU 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 UUUU 3 4 UUUU 3 3 4 核糖体 前导肽 前导 mRNA 1.当色氨酸浓度高时 转录衰减机制 1 2 5 trp 密码子 衰减子结构 就是终止子 可使转录 前导 DNA UUUU 3 RNA聚合酶 终止 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 UUUU 3 4 2 4 2 3 UUUU 核糖体 前导肽 前导 mRNA 1 5 trp 密码子 结构基因 前导 DNA RNA聚合酶 2.当色氨酸浓度低时 Trp合成酶系相关 结构基因被转录 序列 3、 4不能

21、 形成衰减子结构 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （四） 基因重组 沙 门 菌 鞭 毛 素 基 因 的 调 节 H2鞭毛素 阻遏蛋白 Hin重组酶 转位片段 hin H2 I H1 H1鞭毛素 hin H2 I DNA 启动序列 H1 启动序列 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （五） SOS反应 SOS基因 紫外线 激活 Rec A Lex A阻遏蛋白 与 DNA 损伤修复有 关的酶和蛋白质 基因 表达 Lex A阻遏蛋白 操纵序列 DNA 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （五） SOS反应 石河子大学研究

22、生生物化学与分子生物学精品课程 (六）原核生物翻译水平的调控 Gene Expression of Translational Level Regulation in Prokaryote 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 翻译水平的调控 转录是原（真）核基因调控的重要水 平，由于原核生物没有核膜，转录翻译同 时进行，所以转录后调控余地不大。翻译 是原核生物基因表达调控的另一个重要层 次。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 1、 SD序列对翻译的影响 A. SD序列（ SD Sequence,SDs）概念 原核生物 mRNA起始密码子 AuG上游 3-10bp处有 1个

23、 RbS称为 SD序列。 （ 1）种类 不同基因有不同的 SDs，其一致序 列为 AGGAGG，从而控制单位时间起始复合物形成 的数目，最后控制翻译产物的数量。 （ 2）位置 mRNA起始密码子 AuG上游 4-13bp处， 与 AuG间隔 4-13bp。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 1、 SD序列对翻译的影响 （ 3）碱基特点 富含 A，与核糖体小亚基 16SRNA 端富含 U序列互补，被其识别与结合， mRNA转录不久， 即被之结合、翻译。 （ 4）多顺反子 编码多个蛋白质，每 1个编码区 前都有 1个 AuG和 SD序列，多个核糖体与 SDs结合将蛋白 质分别译出来。

24、石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 B. SD序列对翻译水平的影响 （ 1） SDs与 AuG距离长短的影响 据认为此距 离是影响翻译效率主要因素。例，重组 IL-2， Plac的 SDs距 AuG 7个核苷酸， IL-2表达最高，距 8 个核苷酸， IL-2表达降低 500倍。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 B. SD序列对翻译水平的影响 （ 2） SDs组成与一致序列差异的影响 Plac3种酶 翻译合成比例为 1:0.5:0.2，这种现象反映 SDs与一致序列差异导致核糖体结合速率有快有慢 密码子对应 tRNA太少，等待运输周转。 石河子大学研究生生物化学与分子生

25、物学精品课程 C. mRNA二级结构隐蔽 SD序列的作用 SDs存在 mRNA的二级结构发夹（茎环）中，受到了 隐蔽 核糖体无法靠近与之结合，只有打开二级结构， 暴露位点、方可结合。 例 :红霉素抗性菌有 1个质粒 omrc 该质粒可以 编码使 23srRNA甲基化酶 (红霉素甲基化酶 (erythromycin methylase) 使 23srRNA2057-2060位 GAAG的 A甲基化， 阻止红霉素结合 。（红霉素通过 该位点结合于核糖体） ,抑制蛋白质合成。红霉素甲 基化酶可使核糖体对红霉素产生抗性。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 C.mRNA二级结构隐蔽 SD序列

26、的作用 （ 1） amrc翻译起始区有一个反向重复顺序 ，其上游 先导肽也有一个反向重复序列，类似 Trp operon的前 导肽，能形成转录衰减子发夹结构，称为翻译弱化子。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （ 2）红霉素甲基化酶基因、 mRNA与前导肽对应空间结构 前导肽 mRNA1.2,2.3,3.4,4.3 片段可以互补形成发夹结构 SD1 前导肽核糖体结合位点 SD2 红霉素甲基化酶核糖体 结合位点 DNA amrC L mRNA前导 肽 SD11 2 3 SD24 红霉素甲基化酶 前导肽 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 红霉素 前导肽 4个片形成二级结构情

27、况 甲基化酶生成情况 23srRNA甲基化与红霉素抗性 无 前导肽正常翻译，正常 释出片段 1、 2， 3、 4形 成发夹结构 隐匿 SD2 核糖体元法 靠近不能译 出红霉素甲 基化酶 无 23srRNA甲基化无红 霉素抗性 有 红霉素结合核糖体使之 滞留于前导肽，片段 1.2， 2.3、成发夹， 3.4不能 成发夹，暴露 SD2 核糖体结合， 译出红霉素 甲基化酶 23srRNA甲基化，抗红 霉素 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 当 23srRNA全部甲基化后 核糖体不再结合红 霉素 顺利译出先导肽 隐匿 SD2 核糖体无法靠 近 不再译出甲基化酶。 甲基化酶可能有本底水平，

28、当有红霉素时，可使甲基化酶大量表达。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 2、 mRNA的稳定性 A.细菌基因调控 3要素 转录起始、终止和 mRNA的快速转换 mRNA快速转换即旧 mRNA快速降解，新 mRNA快速 合成，这是细菌快速适应环境在 mRNA的具体体现。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 B.mRNA降解速度的影响因素（一级结构和空间结构） 不同 mRNA降解速度不同，降解作用不是随机的， 长 mRNA不一定较短 mRNA稳定性差。 （ 1）生理状况 、环境因素均影响 mRNA的降解， 但最重要的是： 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （ 2）

29、 mRNA的一级结构和二级结构 降解 mRNA 的内切酶主要是： RNase （识别特殊发夹结构）， 该酶降解片段再被其它核酸酶降解（如 3外切核酸酶， RNase ）。目前所知， mRNA 终止子（尤是不依赖 因子终止子）或类似的发夹结构都可以不同程度 阻碍 RNase对 mRNA的降解。 （ 3）原核 mRNA半寿期多为 2-3min，降解 NTP用于 新的 mRNA合成。决定 mRNA寿命的许多因素都影响到 基因表达。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 3、翻译产物对翻译的调控（蛋白质合成的自体调控） 有些 mRNA编码的蛋白质，本身就是蛋白质翻译过程 中发挥调节作用的因子，

30、这些因子对自身翻译也起调控 制作用。 A.核糖体蛋白 （ 1）核糖体是 1座合成蛋白质流动工厂 ，沿 mRNA移动 快速合成蛋白质。核糖体由 rRNA为骨架与核糖体蛋白组 成。 Ecoli核糖体蛋白质有 55种，（大亚基 34，小亚基 21），核糖体是细菌细胞重要成份之一。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （ 2）细菌中 50余种核糖体蛋白质，基因分布在不同 的操纵子中 ，合成这些蛋白质，速率是与细胞增殖适 应的，受生长条件营养环境影响。 （ 3）实验证明，这些操纵子转录水平是可调控的， 但核糖体蛋白合成的控制主要在翻译水平。因为加入 额外操纵子于细菌， mRNA增加，而核糖体蛋

31、白质并不 增加。 （ 4）每 1个 operon转录的 mRNA编码蛋白中的一种 （或 2种蛋白质复合体） 可以结合到多顺反子上游的 1 个特定部位，阻止核糖体结合和起始翻译。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 B.翻译终止子 RF2合成的自体调控 （ 1）终止密码和释放因子（终止子） 无论原核、真核都有 3种终止码： UAG、 UGA和 UAA 没有 1种 tRNA与终止码作用，而是由特殊的蛋白 因子促成终止作用，这类蛋白因子称做释放因子，也 有称翻译终止子。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 原核有 3种释放因子 RF1 识别 UAA、 UAG RF2 识别 UAA

32、、 UGA RF3 能刺激 RF、 RF2的活性。 真核只有 1种，即 eRF。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （ 2） RF2 mRNA的移框窗口及其附近结构 阅读框（ reading-frame） 也称读码。 mRNA核苷 酸序列中， 3个核苷酸为 1组（称为密码子），由核糖 体进行翻译。每个密码子代表蛋白质合成中单个氨基 酸，阅读框规定了 3个核苷酸组成 1个密码子，这是由 起始密码子 AUG决定的。例如 AUG CCA AAA UUU CCC可 以读成 AUG/GCA/AAA/UUU/CCC，而不会读 A/UGG/CAA/AAU/UUC/CC。 石河子大学研究生生物化学

33、与分子生物学精品课程 开放阅读框（ open reading-frame） 没有终止密 码子打断的阅读，通常是从 DNA（不是 RNA）顺序推论 出开放阅读框的存在。 基因密码阅读的 3个特点 每个基因都有特定的阅读框 （如组蛋白），阅读必 须从第 1个密码子开始到最后 1个密码子结束。 阅读是不停顿的 ，停顿只能合成肽而不是蛋白质。 （学理发） 阅读（ mRNA）方向 53 ，合成肽链方向氨基端 羧基端 ，而不能反之。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 mRNA 5 AUGGGG UAU CUU UGAC UAC GAC 3 合成肽链方向 NH2 Gly Tyr Leu Asp

34、-Tyr - Asp-COOH 前面 25个氨基酸 后面 315个氨基酸 (AA) RF2mRNA移框窗口及其结构 移框窗口（转换区） 至少 15个核苷酸才能发生移框 23 24 25 26 27 28 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 RF2是由 340氨基酸组成的蛋白质，它的密码子并不处于同 1 个阅读框中，前 25个 AA处于 AUG所在阅读框中，后 315AA处于 （ +1）另 1阅读框中。 RF2整个阅读框分成 2个阅读框，中间多了 1个 U， U与第 26个 AA（ ASP）密码子的前 2个核苷酸构成了 RF2识别的终止码 UGA， 而且是前框（ 25个 AA）同框终止

35、密码子。 移框窗口至少含 15个核苷酸。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 RF2合成的自体调控 细胞内 RF2供应充足时 当核糖体 A位到达第 25 个密码子后面的 UGA时 RF2就促成了肽链合成终止。 RF2 RF 2mRNA译至第 25个 AA 在其后 UGA 处将不成熟的肽释放。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 胞内缺乏 RF2 核糖体向前滑动 1个核苷酸（ U） 即移框作用 继续合成第 25个 AA 直到最后的终 止码 UAG UAG 由另 1个释放因子 RF1识别并促使 RF2 肽链的释放。 移框作用如此精细的自体调控机制目前仍不清楚 ， 可能与前面 2

36、5肽的结构有关。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （ 1） 低渗 omPR Pr. omPF 。 omPC基因关闭。 （ 2） 高渗 变构 OmPR Pr. Ompc ompc mRNA ompc Pr. micF （ 3） micF能与 ompF mRNA前导序列（ L）中的 44个核苷酸（包括 SDs） 及编码区（包括起始码 AUG）形成杂合双链， 从而抑制了 ompF mRNA翻译。 正控 正控 转录 翻译 同时转录 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （ 4） 2种蛋白质（ ompF.ompc）随渗透压变化而变化 此消彼长，总量不变。 （ 5）反义 RNA与 m

37、RNA反义，通过互补碱基与特 定的 mRNA结合，抑制 mRNA的翻译，又称干扰 mRNA的互补 RNA,简称 micRNA（ mRNA-interfering complementary RNA）。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （七）原核生物反义 RNA调控 Gene Expression of Antisense RNA Regulation in Prokaryote 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 反义 RNA对 Tn10转位酶的调控作用 1.Tn10带有 terr，转座最大的特点是原位转座不 动，仅将 1个新的合成复本插到另 1个新的位点上。 石河子大

38、学研究生生物化学与分子生物学精品课程 2.Tn10的基本结构 IS Structure l gene 3 反义（阻遏） RNA 5（ RNA-out） 5 Pin（启动子） 3 5 Pin启动转录 Tn10转位酶 （ RNA-in） Pout 启动子 （ RNA-out）阻遏 RNA 3 5 3 5 互补 Tn10转位酶 mRNA 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 3. 调控机理 Tn10转位酶由 pin控制，反义 RNA基因由 Pout控制。 2个启动子转录方向相反，在转录区有 35（ 40） bp重叠， 导致 2条 RNA互补。 2个启动子交叉转录 ，产物 RNA互补重叠成双股

39、链 核糖体不能接触 转位酶不能译出 无酶无法转位 。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 只有 RNA-in摆脱了 RNA-out配对才有机会翻译。 RNA-out活性较 RNA-in大 8倍，所以 Tn10的份数越多， 转座机会就越少。 生物学意义 对于细菌来说， Tn是入侵者， 除抗生素抗性基因对细菌有利外，过多 Tn对细菌是 一个重负担、甚至置细菌于死地（转座引起插入突变 等） Tn10用反义 RNA约束自己不要过多繁殖以免与 宿主同归于尽。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 思考题 名词解释：基因表达 (gene expression)、管家基因 (housekeeping gene)、操纵子 (operon)、启动子 (promoter)、反义 RNA(antisense RNA) 问答题： 1、原核与真核生物转录水平基因表达特点如何？ 2、叙述基因转录激活的基本要素有哪些？ 3、叙述乳糖操纵子调节机制。 4、叙述原核生物翻译水平的调控