原核表达调控与色氨酸操纵子优秀课件

物RNA 3’端具有发夹的二级结构，茎部富 有GC序列； • 终止子的分类： 根据终止反应是否需要ρ 蛋白
1、不依赖于ρ因子的终止子（强终止子）
• 结构特点：RNA具有一个发夹结构（富含GC） 和随后polyU片段。
• 作用机制：RNA pol + 发夹结构 → 转录暂停→ 后随杂合分子不稳定的poly(U-dA) → RNA容易 从模板上脱落→RNA-DNA-RNA pol 解聚 → 转 录终止
-10
+1
+10
stream
start point
downstream
一、转录的起始
• 关键：全酶能以很高的亲和性结合在启 动子promoter ；
• 启动子：RNA聚合酶识别、结合并起始 转录的一段DNA序列。
转录的起始
• 核心酶在σ因子帮助下特异性结合到DNA上； • RNA pol与启动子-35 box 结合，形成封闭型起
RNA polymerase
holoenzyme and
DNA
a promoter
Incorporating the first few Nt
二、原核生物转录的延伸
• RNA pol沿着模板链移动，RNA链不断延伸， 并保持三元复合物的结构；
• 转录泡中的DNA螺旋前开、后合，RNA延长， 不断脱离DNA；
• RNA的转录包括promotion，elongation， termination 三过程；
• 从promoter到terminator称为transcriptional unit； • 原核生物中的转录单位多为 polycistron ； • 转录起始点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值。
始复合物；
• 酶滑动到-10 box，转变成为开放型起始复合物， 启动子活化，双链解开，模板链暴露，插入最初 的2个核苷酸；
• 酶继续加上开头的几个NTP，形成三元起始复合 物，在RNA链合成了8～9个碱基后，σ因子解离， 转录开始。
Model of the
interaction
between E. coil
★ Impel RNApol. pausing in terminator for 1’-15’ and waiting for Rho factor to stop transcription of RNA
三、原核生物转录的终止
• 转录的终止依赖于RNA产物的特定序列； • 原核和某些真核生物的终止子要求转录产
转录和复制：都是遗传信息的传递
三、转录起始位点
➢转录起点位点核苷酸为＋1。 ➢上游序列upstream ：转录起点的前面的序列 ，用负数码（－）表示，起点前一个核苷酸为－ 1。 ➢下游序列downstream： 转录起点的后面的序 列，用正数码（＋）表示。
➢没有编号为○的碱基。
第二节 原核生物转录的过程
• 转录单位：就是从启动子到终止子的一段DNA序列。
一、基因的编码链和有意义链
• 模板链：用于转录RNA的链称为模板链，或负（－）链，
又称无义链。
• 编码链：与模板链互补的DNA链称为编码链，或正（＋）
链，又称有义链。
二、转录的基本要点
• 底物：NTP； • 模板：反义链； • 方向：5’→3’ ； • 酶：RNA pol ； • 产物：RNA单链
2、依赖于ρ因子的终止子（弱终止子）
• ρ因子：55kD，六聚体。能够利用水解ATP 释放的能量使RNA从三元复合物中释放出 来；
• 结构：仍然具有茎环结构，但GC碱基对含 量较少，下游也缺乏polyU结构。
第三节 原核生物转录的调控
• 基因表达的调控主要发生在转录水平； • 转录水平上的调控是最为经济、灵活，又是最为重要、
• RNA链的延伸速度不是恒定的，在模板富含 GC的区域，转录就会减慢/停顿。
12bp 17bp
DNA-RNA复合体长度 螺旋解开长度
影响RNA延伸速度的因素：
① RNA pol； ② 暂停信号：导致转录速度突然出现变化的特
殊序列。 • GC富集区：产物RNA不易释放； • IR：产物形成茎环结构，妨碍上游的模板恢
复双链。 ③ 其他配基：ppNpp、NusA蛋白。
NusA protein ：antitermination N protein utilization substance
★ 69 Kd, acid protein ★ RNApol-attaching factor
★ After initiation→ substituting σ→ NusA + core E
复杂的调控； ① 确定需要转录基因的起始位点； ② 精细调节基因表达的水平； ③ cis factor 与 trans factor 严格又灵活的互作； ④ 保证RNA pol的连续转录，准确终止。
一、原核转录调控的相关概念
（一）诱导和阻遏：
• 诱导：酶的合成取决于特定物质（常为substrate）的存 在。如培养基中乳糖的存在促进了E.coli的半乳糖苷酶的 合成；
• 阻遏：当培养基中某种物质（常为product）含量较高， 细胞就关闭合成这种物质的能力。如培养基中Trp的存在
抑制了E.coli Trp的合成；
（二）调控的效应物
❖调节蛋白 + 小分子物质 → 原核操纵子的诱导/阻 遏。这些小分子是基因表达的调节物质--效应物。
• 诱导物（inducer）：与调节蛋白结合，使其从 DNA分子上脱落下来，RNA pol开始转录。
• 辅阻遏物（co-repressor）：与调节蛋白结合， 可以提高调节蛋白与操纵基因的亲和性，进而关 闭结构基因的转录。
（三）正调控和负调控
• 正调控：调节蛋白与操纵子结合后促进 转录的进行。
• 负调控：调节蛋白与操纵子结合后抑制 转录的进行。
• 正、负调控都存在着诱导和阻遏。
二、操纵子理论（operon concept）
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第一节 转录概述
• 转录：在DNA指导的RNA聚合酶催化下，以DNA链的
一条链为模板，按照碱基配对原则合成RNA链的过程。
• 不对称转录：在DNA双链分子中，转录通常只在
DNA的一条链上进行，另一条链则不能转录，但可能 对转录起调节作用，这种转录方式称不对称转录。