原核基因表达调控1

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1、7.3色氨酸操纵子与负控阻遏系统色氨酸操纵子的转录调控包括：（1）阻遏系统（2）弱化系统色氨酸操纵子的结构调控基因结构基因催化分枝酸转变为色氨酸的酶trpRtrp特点:(1)trpR和trpABCDE不连锁；(2)操纵基因在启动子内(3)有衰减子(attenuator)/弱化子(4)启动子和结构基因不直接相连，二者被前导序列(Leader)所隔开7.3.1色氨酸操纵子的阻遏系统1.色氨酸操纵子(tryptophaneoperon)负责色氨酸的生物合成。当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，trp基因表达，色氨酸或与其代谢

2、有关的某种物质在阻遏过程中起作用。这个系统的效应物是色氨酸，是try操纵子所编码的生物合成途径的末端终产物。2.色氨酸的合成色氨酸的合成分5步完成。每个环节需要一种酶，编码这5种酶的基因紧密连锁在一起，被转录在一条多顺反子mRNA上，分别以trpE---邻氨基苯甲酸合成酶trpD---邻氨基苯甲酸焦磷酸转移酶trpC---邻氨基苯甲酸异构酶trpB---色氨酸合成酶trpA---吲哚甘油-3-磷酶合成酶细菌中的色氨酸生物合成途径3.色氨酸操纵子(trp)结构包括:调节基因（R）启动子（P）操纵基因（O）引导序列（L）及弱化子a结构基因（E、D、C、B、A）

3、大肠杆菌中的色氨酸操纵子大肠杆菌中的色氨酸操纵子组成和功能trp操纵子O的结构trp操纵子的阻遏系统低Trp时：阻遏物不结合操纵基因;高Trp时：阻遏物+Trp结合操纵基因7.3.2弱化子与前导肽1.弱化子：在负控阻遏系统调节的基因中，起终止转录信号作用的一段核苷酸片段，称为弱化子。DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列（123-150区）。弱化子调控是转录调控中的微调控（或细调控）。在这个系统中，酶的浓度根据氨基酸浓度的变化而受调节。弱化子123~1502.前导肽与前导序列前导肽是前导序列产生的一个含14个氨基酸的多肽。前导肽对应的mRNA序列为前导序列

4、。前导序列在trpmRNA5/端trpE基因的起始密码前有一段长162bp的片段，称为前导区。前导序列和前导肽结构3.mRNA前导区分析前导序列结构特点易形成茎环结构，有8个U的终止信号序列1和2区形成第二个发夹结构3和2也形成发夹结构有前导肽有二个相邻色氨酸密码子（UGGUGG)前导序列：在trpmRNA5'端trpE基因的起始密码前一个长162bp的mRNA片段。前导序列的二级结构与衰减子构象第1种构象：较稳定构象，在离体条件下存在。特征：1区和2区配对；3区和4区配对，为衰减子构象。此种构象的衰减子使后面转录提前结束。第2种构象：在细胞内和离体均存在。特

5、征：2区和3区配对；此种构象可RNA聚合酶继续转录。前导序列二级结构前导序列二级结构与衰减子构象4.转录的弱化作用---衰化机制（1）trp饥饿---抗衰减作用，即转录继续进行。当无色氨酸存在时，核糖体在1区内的trp密码子位置停顿相当长时间，1区处于核糖体覆盖之下，不能同2区作碱基配对。但2区和3区就可以有碱基配对，迫使4区处于单链形式，不能形成二级结构的终止信号，结果RNA聚合酶就穿过衰减子区继续转录进程。trp饥饿-------抗衰减作用（2）非trp饥饿------转录终止当有色氨酸存在时，核糖体能合成前导肽。核糖体伸展到2区，阻碍1区与2区的碱基配

6、对，但3区和4区可以进行碱基配对，产生终止信号，结果RNA聚合酶就在衰减子区停止转录。非trp饥饿------转录终止弱化子的弱化作用机制前导肽转录终止结构小结：trp操纵子弱化机制7.3.3trp操纵子弱化机制的实验证据研究方法：前导区的调节作用证据细菌中为什么要有弱化子系统呢？一种可能是阻遏物从有活性向无活性的转变速度极低，需要有一个能更快地做出反应的系统，以保持培养基中适当的色氨酸水平。或者，弱化子系统主要是对外源色氨酸浓度做出反应。外源色氨酸浓度很低的信号虽然足以引起trp操纵子的去阻遏作用，但是这个信号还不足以很快引发内源色氨酸的合成。在这种环境下，

7、弱化子就通过抗终止的方法来增加trp基因表达，从而提高内源色氨酸浓度。那么为什么还要有阻遏体系呢？目前认为阻遏物的作用是当有大量外源色氨酸存在时，阻止非必需的先导mRNA的合成，它使这个合成系统更加经济!总结！trp操纵子调控trp操纵子调控方式：1、粗调控----阻遏作用即启动子---操纵基因系统受阻遏蛋白的负调控。信号是细胞内的色氨酸的多少。2、细调控----弱化作用核糖体对mRNA前导序列L中弱化子的结合对转录终止进行调控。信号是细胞内载有色氨酸的tRNA的多少。其它氨基酸饥饿对trp弱化子的作用1、甘氨酸饥饿时，核糖体停留在前导序列的甘氨酸密码子GGU

8、上，trp操纵子不能表达。2、苏氨酸饥