第七章 翻译及其调控

大肠杆菌RNA多聚酶
定点突变表 明,-35位影 响RNA聚 合酶与 DNA结合, 称为识别域. -10位影响 双链的解链, 称为解旋域.
启动子的结构规定了转录起始的基准水平
大肠杆菌启动子-35盒和-10盒的一致顺序在不同的基序允 许的范围内有很大的变化。这些变化与转录起始点周围以 及下游50 bp内的核苷酸顺序的组成共同影响启动子的工 作效率，它们限定了单位时间内转录起始的次数，与RNA 多聚酶离开启动子开始合成全长转录物直接相关。现在还 不清楚启动子的顺序组成以何种方式来影响转录起始，但 从一些比较分析的结果可推知： 1）-35盒的组成主要影响σ 亚基的识别以及RNA多聚 酶附着的速率； 2）-10盒的组成同转录起始复合物从封闭状态转向开 放状态有关。
真核生物转录起始调控的特点
1) 多层次调控: 染色质水平, 核小体水平, DNA 甲基化水平, 启动子水平等. 2) 真核生物RNA多聚酶不直接与启动子接触. 普遍性转录因子与启动子互作, 构建 RNA多 聚酶结合的平台. 3) 普遍性转录因子与启动子互作受控于增强子. 4) 增强子在基因转录起始调控中起关键作用, 增强子由许多调控元件组合而成, 有不同的 组合调控方式, 是基因差别表达的结构基.
真核生物三种RNA多聚酶及基因分类
—————————————————————----------RNA多聚酶I 28S,5.8S,18S核糖体RNA基因 RNA多聚酶II 蛋白质编码基因，小分子细胞核RNA （snRNA，U RNA）基因 RNA多聚酶III 转运RNA（tRNA），5S核糖体RNA U6- snRNA，小分子核仁R（snoRNA） 小分子细胞质RNA（sc RNA）基因 ————————————————————-------------1) 三种RNA多聚酶的命名系根据这三种酶在层析柱上洗 脱时出现的先后秩序依次命名. 2) 根据基因转录时采用的RNA多聚酶类型分别将基因分 为PolI基因, PolII基因,PolIII基因.

无活性的蛋白质前体 加工的类型是多种多 样的，一般分为以下 几种:N-端fMet或Met 的切除、二硫键的形 成、化学修饰和剪切。
化学修饰主要是指官 能团的加入，如：甲 基化、烷基化、乙酰 化和糖基化等。
1. 磷酸化--加入磷酸根至丝氨酸（S）、酪氨酸(Y)、苏 氨酸(T)。由多种蛋白激酶催化。
新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能转 变为有活性的蛋白质。蛋白质翻译后修饰几乎参与了细胞所有 的正常生命活动，并发挥十分重要得调控作用，目前已经成为 国际上蛋白质研究的重要领域。
翻译起始因子的作用与调控 Function and Regulation of Protein
Translation Initiation Factor
• 翻译起始调控eIF2 • α-亚基磷酸化 • 不能使GDP →GTP • 阻止三元复合物的形成 • 而与eIF2B形成非活性复
合物影响蛋白质合成
• 例外情况是多个起始位点 分别与磷酸化和未磷酸化 的eIF2结合 酵母 GCN4 哺乳动物 ATF4
例外！
4类激酶介导eIF2α的磷酸化
• Heme-regulated inhibitor Kinase (HRI)
• Protein Kinase RNA (PKR)
• PKR-like ER Kinase (PERK)
• General control nonderepressible 2 (GCN2)
翻译后修饰对蛋白质功能的调节 Regulation on the Protein Function of
Posttranslational Modification
丝氨酸
酪氨酸
2. 糖化--将糖基加入天冬酰胺(N)、羟脯氨胺、丝氨酸(S) 或苏氨酸(T)，形成糖蛋白。所有的分泌蛋白和膜蛋白 几 乎都是糖基化蛋白。

1213诱导物和阻遏诱导物和阻遏蛋白结维持阻遏过量的阻遏物可结合在dna阻遏物结合在的其它位点操纵基因上aaaaaaaaa诱导物a诱导所有的阻遏物都结合aa在dna的随机位点上aaaaa诱导物解离蛋白结合的模型合的模型诱导物解离a建立阻遏阻遏物恢复活性状态aaa阻遏蛋白通过直接取代a从随机位点移向a操纵基因aaaaaa图1614在细胞中所有的阻遏蛋白都结合在dna上仿blewin
阻抑蛋白的作用机制
1. 阻抑蛋白及其靶DNA序列的对称性 阻抑蛋白识别位点的共有特点就是具有对
称性。靠近对称轴的一对反向重复序列在 阻抑蛋白结合过程中起主要作用。阻抑蛋 白的结构也具有对称性。
阻遏蛋白的结构：
N端1～59aa－头部片段：为HTH，与操纵 基因DNA的大沟结合；
核心区：有6个折叠，诱导物就结合在两 个核心区之间的裂缝中；
lacI编码可扩散的产物，理论上它不必位于 结构基因附近。将lacI基因转移到其他任何 地方都能很好地发挥作用，因此lacI的表达 产物属于反式作用因子。
lacI基因的表达产物称为乳糖操纵子阻抑蛋 白（lac repressor）。它的功能是阻止结构 基因的表达。因此，乳糖操纵子的调控属 于负调控。
原核生物操纵子中的全部结构基因从同一个 启动子开始转录成单个mRNA分子。
一、诱导作用和阻抑作用
细菌应答某种特定物质出现而合成特定酶 的过程，称为诱导作用（induction）。大肠 杆菌乳糖操纵子是这种机制最好的范例。
如果某种小分子物质能够促使细菌产生酶 将其自身分解，这种小分子物质就叫做诱 导物（inducer）。
诱导作用和阻抑作用都能对细菌的代谢能力 进行调控。前者调节细菌使用某种物质的能 力，后者调节合成特定代谢中间产物的能力。 每种调节的诱发剂都是小分子物质，或为酶 的底物，或为酶所催化合成的产物。

基因转录和翻译调控基因转录和翻译调控是生物体内所有细胞所必须进行的复杂过程。

这些过程涉及了众多分子机制的变化，涵盖了从DNA复制到蛋白质合成的多个步骤。

基因转录和翻译调控的目的是在适当的时间和位置上调节基因的表达，从而实现正确的生物功能。

基因表达基因表达是指在生物体中将基因信息转换成生物化学或生物物理方面现象的过程。

在细胞内，基因表达通常是通过两个过程实现的。

第一个过程是基因的转录，即将DNA复制成RNA，第二个过程是翻译，即将RNA转换成蛋白质。

基因转录调控基因转录调控是指在细胞内通过各种机制调节基因在转录过程中的表达变化。

其中一些机制依赖于一些转录因子的相关属性。

转录因子是一种能够结合在DNA 上的蛋白质，这些蛋白质可以影响基因转录速率或导致其停止。

转录因子通过两个可能的途径影响基因表达速率。

第一种途径是 DNA 定位依赖性转录因子，这类转录因子通过与特定聚合物相互作用，使得RNA聚合物能够恰当地与DNA一一互相作用。

第二种途径是组蛋白依赖性转录因子，这些转录因子通过与DNA中的组蛋白相互作用，使它们更容易或更难在基因上结合。

基因转录调控还受到环境和基因内部状态的影响。

环境因素可能影响转录因子的表达和DNA的外部结构，从而影响基因转录速率。

基因内部状态包括与基因表达相关的RNA的读取或裂变。

在这种情况下，RNA会通过与蛋白质互相作用进一步影响转录速率。

翻译调控基因信息转录为RNA后，还需要进一步的调整来保证保证蛋白质的合成。

这个过程被称为翻译调控，该过程由转录后修饰和翻译速率的改变组成。

转录后修饰包括对RNA分子的其他修饰，例如多肽链的修饰或剪切等。

这些修饰可能导致RNA在转录后与核糖体互动产生变化，从而影响翻译速率。

翻译速率还受到RNA内在性能和外部因素的影响。

一些小分子RNA则会被用来预先调节RNA在核糖体上的结合，从而影响翻译。

此外，环境条件、生理调节和许多其他因素也可能影响翻译速率。