分子生物学课件第16讲

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1、NanjingUniversity 1， lacI基 因 的 表 达 特 点2， lac操 作 子 （ lacO） 与 阻 遏 蛋白 的 结 合（ 1） 阻 遏 蛋 白 与 lacO结 合 的 实验 证 据 NanjingUniversity （ 2） lacO与 阻 遏 蛋 白 结 合 的 位点 及 其 结 构A， DNA内 切 核 酸 酶 消 化 实 验 证 明 ：受 阻 遏 蛋 白 保 护 区 域 位 于 -5 +21(26bp)B， 阻 遏 蛋 白 保 护 位 点C， lacO 的 结 构 及 其 与 阻 遏 蛋 白的 结 合 性 质 NanjingUniversity Nanjing

2、University 3， 阻 遏 蛋 白 对 RNA聚 合 酶 功 能 的影 响（ 1） 阻 遏 蛋 白 和 RNA聚 合 酶 可 同时 与 DNA结 合（ 2） 阻 遏 蛋 白 与 DNA的 结 合 能 增强 RNA聚 合 酶 结 合 启 动 子 的 能 力（ RNA聚 合 酶 与 的 平 衡 常 数 从1.9*107增 加 到 2.5*109） NanjingUniversity（ 3） 阻 遏 蛋 白 有 效 地 使 RNA聚合 酶 与 lac启 动 子 上 形 成 一 个很 强 的 关 闭 式 的 转 录 起 始 复 合物 ， 阻 止 转 录 的 起 始（ 4） 阻 遏 蛋 白 的

3、这 种 作 用 对操 纵 元 的 诱 导 也 有 促 进 意4， 上 述 模 式 不 一 定 适 用 于 其 他 系 NanjingUniversity 1， 阻 遏 蛋 白 单 体 的 结 构 NanjingUniversity 2， 阻 遏 蛋 白 四 聚 体 的 结 构3， 阻 遏 蛋 白 与 操 作 子 的 结 合4， 阻 遏 蛋 白 需 要 组 成 四 聚 体 才 能 实 现 完全 的 阻 遏 作 用（ 1） lac系 统 存 在 多 个 操 作 子（ 2） 阻 遏 蛋 白 四 聚 体 可 以 同 时 与 两 个 操作 子 结 合（ 3） 阻 遏 蛋 白 结 合 第 二 个 操 作

4、子 影 响 阻遏 的 水 平 NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity NanjingUniversity 调 控 形 式（ 一 ） 半

5、乳 糖 代 谢1， 半 乳 糖 代 谢 相 关 的 酶（ 1） 半 乳 糖 激 酶（ 2） 半 乳 糖 转 移 酶（ 3） 半 乳 糖 表 异 构 酶 NanjingUniversity2， 代 谢 步 骤（ 1） 半 乳 糖 +ATP 半 乳 糖 1-磷 酸 +ADP+H（ 2） 半 乳 糖 1-磷 酸 +UDPGlu UDPGal+葡 萄 糖 1-磷 酸（ 3） UDPGal UDPGlu总 反 应 ： 半 乳 糖 +ATP 葡 萄 糖 1-磷 酸 +ADP+H半 乳 糖 激 酶 半 乳 糖 转 移 酶半 乳 糖 表 异 构 酶 NanjingUniversity（ 二 ） gal操 纵

6、元1， gal操 纵 元 组 成（ 1） 结 构 基 因 （ galK， galT， galE）（ 2） 调 节 基 因 （ galR）与 结 构 基 因 相 距 很 远诱 导 物 ： 半 乳 糖galR 突 变 ： 造 成 组 成 型 表 达（ 3） P/O位 点galOC突 变 ： 造 成 组 成 型 表 达 NanjingUniversity 2， gal操 纵 元 的 启 动 子 （ 图 8 9）（ 1） gal P1转 录 起 始 位 置 ： S1（ +1）转 录 依 赖 cAMP-CAP功 能 ： 葡 萄 糖 不 存 在 时 负 责 gal操 纵 元的 转 录（ 2） gal P2

7、转 录 起 始 位 置 ： S2（ -5）转 录 不 依 赖 cAMP-CAP功 能 ： 葡 萄 糖 存 在 时 负 责 gal操 纵 元 的转 录 NanjingUniversity（ 三 ） cAMP-CAP对 galP1和 gal P2的 控 制1， gal启 动 子 的 cAMP-CAP结 合 位点（ 1） 位 置 ： -76-47（ 2） 序 列 特 点 （ 图 8 10）具 有 保 守 性 和 对 称 性 NanjingUniversity 2， cAMP-CAP对 S1转 录 的 激 活及 对 S2转 录 的 阻 遏对 galP1： 有 激 活 作 用对 galP2： cAMP-

8、CAP结 合 位点 离 galP2较 近 ， 妨 碍 RNA聚合 酶 与 galP2的 结 合 NanjingUniversity（ 四 ） Gal阻 遏 蛋 白 的 作 用机 制1， gal阻 遏 蛋 白 的 作 用 位 点galOE： 位 于 -60左 右galOI： 与 gal OE相 距 90bp NanjingUniversity 2， gal阻 遏 蛋 白 可 能 的 作 用 机 制（ 1） gal阻 遏 蛋 白 与 galOE结 合 ，可 能 通 过 以 下 途 径 发 挥 作 用 ：妨 碍 了 cAMP-CAP与 其 位 点 的 结 合或 改 变 cAMP-CAP对 转 录 的

9、 促 进 作用 NanjingUniversity（ ） gal阻 遏 蛋 白 与galOI结 合 可 能 导 致 两 个 操作 子 之 间 的 DNA形 成 环 状 结构 ， 两 个 阻 遏 蛋 白 通 过 相互 作 用 而 强 化 了 阻 遏 效 应 NanjingUniversity（ 五 ） gal操 纵 元 双 启 动 子 的 意 义1， 半 乳 糖 的 双 重 作 用（ 1） 作 为 细 菌 的 碳 源（ 2） UDPGal是 细 菌 细 胞 壁 的 重 要前 体2， 双 启 动 子 的 作 用（ 1） galP1保 证 细 菌 可 以 利 用 半 乳糖 作 为 碳 源（ 2） g

10、alP2保 证 有 葡 萄 糖 存 在 时 ，细 菌 可 以 合 成 UDPGal NanjingUniversity二 、 阿 拉 伯 糖 操 纵 元 ： 具 有双 重 功 能 （ 正 调 控 和 负 调 控 ）的 调 节 蛋 白(一 )阿 拉 伯 糖 代 谢 酶 基 因 的操 纵 元1， 阿 拉 伯 糖 调 控 元 NanjingUniversity（ 1） 三 个 参 与 阿 拉 伯 糖 代 谢 的 酶 的基 因 的 操 纵 元ara BADaraE， araFG： E， F， G编 码 膜 结 合蛋 白 ， 与 阿 拉 伯 糖 的 结 合 与 转 运 有关调 节 基 因 ： araC（

11、 2） 调 控 元 ： 由 一 个 调 节 基 因 控 制几 个 操 纵 元 的 系 统 NanjingUniversity2， araBAD操 纵 元 的 组 成（ 1） 结 构 基 因araB： 编 码 L-核 酮 糖 激 酶araA： 编 码 L-阿 拉 伯 糖 异 构 酶araD： 编 码 L-核 酮 糖 -5-磷 酸 -表 异 构 酶 NanjingUniversity（ 2） 操 纵 元 结 构 （ 图 8-11）araC及 araBAD各 有 启 动 子 ，但 转 录 方 向 相 反 NanjingUniversity（ 二 ） araBAD操 纵 元 的 调 控 Nanjing

12、University1， araC基 因 产 物 及 其 结 合 位 点（ 1） araC基 因 对 araBAD正 调 控的 遗 传 学 证 据（ 2） AraC蛋 白 的 2种 形 式Crep： 未 结 合 阿 拉 伯 糖 的 AraC蛋白Cind： 结 合 阿 拉 伯 糖 的 AraC蛋 白 NanjingUniversity （ 3） AraC结 合 位 点araO1 (-110-140)： 与 araPC重叠araO2 (-265-294)araI (-40-78)： 下 游 与 RNA聚合 酶 结 合 位 点 紧 密 相 连 ， 上 游 与CAMP-CAP结 合 位 点 （ -10

13、7-78）紧 密 相 连 NanjingUniversity 2， 对 araBAD操 纵 元 起 调 控 作用 的 因 素（ 1） Crep 对 araBAD 及 araC的 作 用A， Crep 与 araO1结 合有 效 阻 遏 araC基 因 的 转 录对 araBAD有 轻 微 的 阻 遏 NanjingUniversity B， Crep 与 araO2结 合与 araO2结 合 的 Crep 通 过 与 结 合 在 启 动子 上 的 其 他 蛋 白 质 发 生 相 互 作 用 ， 实现 对 araBAD的 有 效 阻 遏 。 两 种 蛋 白 质之 间 的 DNA形 成 环 状 结

14、 构 ， 其 间 插 入 非螺 旋 整 倍 数 目 的 核 苷 酸 将 改 变 两 种 蛋白 质 在 DNA双 螺 旋 侧 面 上 的 位 置 关 系 ，从 而 降 低 阻 遏 效 率Crep 二 聚 体 同 时 结 合 araO2和 araI， 实现 对 araBAD的 有 效 阻 遏 NanjingUniversity（ 2） Cind对 araBAD 及 araC的 作 用Cind与 araI结 合 激 活 araBAD基 因 的转 录Cind与 araO1结 合 阻 遏 araC基 因 的 转录（ 3） cAMP-CAP是 araBAD和 araC表达 的 正 调 控 因 子 Nanj

15、ingUniversity3， araBAD操 纵 元 的 调 控 （ 图 8 12）（ 1） 无 AraC及 cAMP-CAP时 ， araC转 录 ，但 很 快 会 被 Crep所 阻 遏 （ 自 身 调 控 ）（ 2） 有 AraC， 无 cAMP-CAP时 ， araBAD和araC均 不 转 录（ 3） 有 AraC， 阿 拉 伯 糖 及 cAMP-CAP时 ，araBAD转 录（ 4） Cind 和 cAMP-CAP促 进 araBAD转 录 的机 制促 进 RNA聚 合 酶 与 araBAD的 结 合 并 形 成 开放 性 启 动 子 复 合 物 NanjingUniversit

16、y 三 、 色 氨 酸 操 纵 元 ： 可 阻 遏 系 统（ 一 ） trp操 纵 元 的 结 构1， 结 构 基 因 及 其 编 码 的 酶trpE， trpD： 编 码 邻 氨 基 苯 甲 酸 合 成酶 的 2个 亚 基 ， 各 为 60KDtrpC： 编 码 吲 哚 甘 油 磷 酸 合 成 酶 ， 分子 量 为 45KDtrpB， trpA： 编 码 色 氨 酸 合 成 酶 的 亚基 （ 50KD） 和 亚 基 （ 29KD） NanjingUniversity 2， 前 导 序 列 trpO与 trpE之 间 有 一 段 162bp的 序 列 可 以 转 录到 mRNA中3， 终 止

17、子 在 trpA基 因 下 游 36bp处 有 一 个 不 依 赖 于 因子 的 终 止 子 t 在 t的 下 游 250bp处 有 一 个 依 赖 于 因 子 的 终止 子 t4， 调 节 基 因 调 节 基 因 trpR与 Trp操 纵 元 相 距 较 远 ， 编 码 阻遏 蛋 白 NanjingUniversity（ 二 ） Trp操 纵 元 的 阻 遏 调 控1， Trp的 作 用Trp有 两 方 面 的 作 用（ 1） 对 已 有 的 酶 起 反 馈 抑 制（ feedback inhibition）（ 2） 作 为 trp无 活 性 的 阻 遏 蛋 白 的辅 阻 遏 物 NanjingUniversity 2， TrpR的 作 用（ 1） TrpR的 活 性 形 式TrpR单 体 ： 12.5KDTrpR活 性 形 式 :四 聚 体Trp与 Trp结 合 后 才 能 与trpO结 合 NanjingUniversity （ 2） TrpR的 作 用 机 制trpP范 围 （ -40+18）trpO范 围 （ -21+1）TrpR作 用 机 制 ： trpO 位 于 trpP内 ， 活 性 TrpR与 trpO的 结 合 完 全排 斥 了 RNA聚 合 酶 的 结 合