第二章 原核基因的转录调控

为什么需要弱化系统？ 当trp浓度低时，阻遏物从有活性变为无活性，速度极 慢，不能很快引发trp 合成。因此需要一个能快速作出反应 的系统，以保持培养基中适当的Trp水平。
3. 弱化作用的生物学意义
① 使Trp操纵子的调节更为灵敏；
② 弥补了阻遏作用的不足；
③ 阻遏与弱化作用相辅相成；
④ 弱化作用在原核基因操纵子中具有普遍现象。
有色氨酸存在，基因关闭，无色氨酸时，基因开放。
1.基本结构
分支酸 → 邻氨基苯甲酸 → 磷酸核糖基 → CDRP → 吲哚甘油-磷酸 → 色氨酸 邻氨基苯甲酸
邻氨基苯甲酸合成酶
磷
吲哚甘油 硼酸合成酶
色氨酸合成酶 β链 α链 29，000 trpA 804 36
POl a
60，000 trpE 1560
CAP
The Lac Operon: When Neither Lactose Nor Glucose Is Present
Hey man, I’m constitutive Bind to me Polymerase Alright, I’m off to the races . . . Come on, let me through!
第二章 原核基因的转录表达
转录调控系统 乳糖操纵子 色氨酸操纵子
原核基因调控机制的类型与特点
根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答， 可分为：正转录调控和负转录调控 结构基因
调节基因
操纵基因
激活蛋白 正转录调控
阻遏蛋白
负转录调控
一、转录调控系统 1. 负转录调控系统(negative transcription regulation)： 调控基因的产物是阻遏蛋白（repressor），起着阻 止结构基因转录的作用。 负控诱导：阻遏蛋白不与效应物结合时，结构基 因不转录； 负控阻遏：阻遏蛋白与效应物结合时，结构基因 不转录。
R
P
O
leading seq.
E
D
C
B
A
+
trp
Negative—repressible operon
可以被最终合成产物所阻遏
经济
为什么需要阻遏体系？ 当大量Trp 存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结 合，阻止先导mRNA合成。
R
P
O
leading seq.
E
D
C
B
A
+
Leabharlann Baidu
不足以结合 O 位点 少量trp 仅有少量 trp时，RNApol启动， 但在L.S.处脱落，转录中断
Hey man, I’m constitutive Come on, let me through
Repressor
CAP
Binding
RNA Operator Promoter Pol.
Repressor
LacZ
No way Jose!
LacY
LacA
Repressor mRNA
Repressor
负转录调控系统又可分
为：
―负 控 诱 导 ： 阻 遏 蛋白 + 诱导物 →结 构基因转录； ―负 控 阻 遏 ： 阻 遏
蛋白 + 辅阻遏物 →
结构基因不转录。
2. 正转录调控系统
调节基因的产物是激活蛋白（CAP）
正控诱导系统：效应物存在时，激活蛋白处于活性状
态；
正控阻遏系统：效应物存在时，激活蛋白处于非活性
RNA Operator Promoter Pol.
CAP
cAMP
Repressor mRNA
Repressor
X
Repressor
CAP
cAMP
Repressor
This lactose has bent me out of shape
cAMP
CAP
2. CAP的正调控机制
The Lac Operon: When Glucose Is Present But Not Lactose
状态；
正控系统又可分为：
正控诱导：诱导物 的存在使激活蛋 白处于活性状态； 正控阻遏：辅阻遏
物的存在使激活
蛋白处于非活性 状态。
二、乳糖操纵子
二、乳糖操纵子
操纵子
ß -半乳糖苷酶
半乳糖苷透性酶 乙酰基转移酶
1.阻遏蛋白的 负调控机制
1. 阻遏状态
2 诱导状态
诱导物
诱导作用：在可诱导的操纵元中， 加入对基因表达有调节作用的小分 子后，开启基因的转录活性
Repressor
CAP
Binding
Promoter Operator
Repressor
CAP
cAMP
RNA Pol.
LacZ
STOP Right there Polymerase
LacY
LacA
Repressor mRNA
CAP
cAMP
Repressor
cAMP
CAP
三、 色氨酸操纵子（trp operon）
60，000 trpD 1620
4 5，000 P trpC 1353
50，000 trpB 1191
t
t’
P：起动子；O：操纵子； l：前导序列； a：衰减子； t,t’ ：终止子 图 16-15 E.coli trpO 的结构及其产物所催化的色氨酸合成反应
2. 色氨酸操纵子的弱化子
弱化子是指原核生物操纵子中能显著减弱甚至终止转
The Lac Operon: When Lactose Is Present But Not Glucose
Hey man, I’m constitutive Bind to me Polymerase
Yipee…! LacZ LacY RNA LacA Pol.
Repressor
CAP
Binding
录作用的一段核苷酸序列，该区域能形成不同的二级 结构，利用原核微生物转录与翻译的偶联机制对转录 进行调节。
弱化作用 （attenuation） 弱化子，衰减子，α • 前导RNA，140bp
α
弱化子和前导肽
阻遏-操纵机制是粗调开关。
弱化作用是细调开关。酶的浓度根据氨基酸浓度的变 化而受到调节。是通过转录到达第一结构基因之前过 早终止来实现的，细胞中色氨酸的浓度是实现过早终 止的根本原因。 衰减作用需要tRNAtrp，