寥寥数分子β半乳糖苷酶、透酶生成。 当有乳糖存在时,乳糖操纵子即可被诱导。真正的诱导剂并非乳糖本身。乳糖经透酶催化、转运进入细胞,再经原先存在于细胞中的少数β-半乳糖苷酶催化,转变为别乳糖。后者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白,使蛋白构型变化,导致阻遏蛋白与O序列解离、发生转录,使β-半乳糖苷酶分子增加 1000倍。 3.2.3CAP的正性调节 分解代谢物基因激活蛋白CAP是同二聚体,在其分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时,cAMP与CAP结合,这时CAP结合在乳糖启动序列附近的CAP位点,可刺激RNA转录活性,使之提高50倍;当葡萄糖存在时,cAMP浓度降低,cAMP与CAP结合受阻,因此乳糖操纵子表达下降。 由此可见,对乳糖操纵子来说CAP是正性调节因素,乳糖阻遏蛋白是负性调节因素。两种调节机制根据存在的碳源性质及水平协调调节乳糖操纵子的表达。 3.2.4对调节机制的解释 大肠杆菌根据碳源性质选择代谢方式。 倘若有葡萄糖存在时,细菌优先选择葡萄糖供应能量。葡萄糖通过降低cAMP浓度,阻碍cAMP与CAP结合而抑制乳糖操纵子转录,使细菌只能利用葡萄糖。 在没有葡萄糖而只有乳糖的条件下,阻遏蛋白与O序列解聚,CAP结合cAMP后与乳糖操纵子的CAP位点,激活转录,使得细菌利用乳糖作为能量来源。 4 真核基因表达调控 4.1真核基因组结构特点 4.1.1真核基因组结构庞大 哺乳类动物基因组DNA长达3×109个bp。 4.1.2单顺反子 真核基因转录产物为单顺反子,即一个编码基因转录生成一个mRNA分子,经翻译生成一条多肽链。 4.1.3重复序列 在原核、真核DNA中都有重复出现的核苷酸序列,但在真核更普遍。根据重复频率可将重复序列区分为高度重复序列(106次)、中度重复序列(103~104)及单拷贝序列。单拷贝序列在整个基因组中只出现一次或很少的几次。 4.1.4基因不连续性 真核结构基因两侧存在不被转录的非编码序列,往往是基因表达的调控区。在编码基因内部尚有一些不为蛋白质所编码的间隔序列,称内含子,而编码序列称为外显子,因此真核基因是不连续的。 4.2 真核基因表达调控特点 4.2.1RNA聚合酶 真核RNA聚合酶有三种,即RNA polⅠ、Ⅱ、Ⅲ,分别负责三种RNA转录。TATA盒结合蛋白为三种聚合酶所共有。 4.2.2活性染色体结构变化 4.2.2.1对核酸酶敏感。 4.2.2.2DNA拓扑结构变化。 天然状态的双链DNA以负性超螺旋的构象存在。当基因活化时,RNA聚合酶前方的转录区DNA拓扑结构为正性超螺旋,后面的DNA则为负超螺旋,正性超螺旋不仅阻碍核小体结构形成,而且促进组蛋白 H2A·H2B二聚体的释放,有利转录。 4.2.2.3 DNA碱基修饰变化。 在真核DNA有约5%的胞嘧啶被甲基化为5甲基胞嘧啶,甲基化范围与基因表达程度是反比关系。处于转录活化状态的基因CpG序列一般是低甲基化的。 4.2.2.4 组蛋白变化。 ①H1样组蛋白减少。②H2A·H2B二聚体不稳定性增加。③组蛋白修饰:最常见的修饰有乙酰化、泛素化,修饰后使核小体结构变得不稳定。④H3组蛋白巯基暴露。 4.2.3正性调节占主导 提高了蛋白-DNA相互作用的指导性,经济有效。 4.2.4转录与翻译间隔进行 真核细胞有细胞核及胞浆等区间分布,转录与翻译在不同亚细胞结构中进行。 4.2.5转录后修饰、加工 4.3 真核基因转录激活调节 4.3.1顺式作用元件 顺式作用元件是特异转录因子的结合位点,按功能特性,真核基因顺式作用元件分为启动子、增强子及沉默子。 4.3.1.1启动子。 真核基因启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件,每一组件含7-20bp的DNA序列。启动子包括至少一个转录起始点,以及一个以上的功能组件。在这些功能组件中最具典型意义的就是TATA盒,TATA盒通常位于转录起始点上游-25至30bp,控制转录起始的准确性及频率。典型的启动子由TATA盒及上游的CCAAT盒和(或)GC盒组成,这类启动于通常具有一个转录起始点及较高的转录活性。然而,还有很多启动子并不含TATA盒,这类启动子分为两类:一类为富含GC的启动子,最初发现于一类管家基因,这类启动于包括一个或数个分离的转录起始点;另一类启动子既不含TATA盒,也没有GC富含区,这类启动子可有一个或多个转录起始点,但多数转录活性很低或根本没有转录活性,而是在胚胎发育、组织分化或再生过程中受调节。 4.3.1.2 增强子。所谓强子就是远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性表达、增强启动子转录活性的DNA序列,其发挥作用的方式通常与方向、距离无关,可位于转录起始点的上游或下游。从功能上讲,没有增强子存在,启动子通常不能表现活性;没有启动子时,增强子也无法发挥作用。 4.3.1.3 沉默子。某些基因含有负性调节元件——沉默子,当其结合特异蛋白因子时,对基因转录起阻遏作用。 4.3.2转录调节因子 4.3.2.1 转录调节因子分类。转录因子,分为两类:①基本转录因子是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组因子,为所有mRNA转录起动共有②特异转录因子为个别基因转录所必需,决定该基因的时间、空间特异性表达,包括转录激活因子和抑制因子。 4.3.2.2 转录调节因子结构。所有转录因子至少包括两个结构域:DNA结合域和转录激活域;此外,很多转录因子还包含一个介导蛋白质-蛋白质相互作用的结构域,最常见的是二聚化结构域。①DNA结合域通常由60-100个氨基酸残基组成。最常见的DNA结合域结构形式是锌指结构和碱性α螺旋。类似的碱性DNA结合域多见于碱性亮氨酸拉链和碱性螺旋-环-螺旋。②转录激活域——由30-100个氨基酸残基组成。根据氨基酸组成特点,转录激活域又有酸性激活域、谷氨酰胺富含区域及脯氨酸富含区域。③介导二聚化的结构域——二聚化作用与亮氨酸拉链、螺旋-环-螺旋结构有关。 4.3.3mRMA转录激活及其调节 真核RNA聚合酶Ⅱ不能单独识别、结合启动子,而是先由基本转录因子TFⅡD组成成分TBP识别TATA盒或启动元件,并有TFⅡA参与结合,形成TFⅡD-启动子复合物;继而在TGⅡAF等参与下,RNA聚合酶Ⅱ与TFⅡD、TFⅡB聚合,形成一个功能性的前起始复合物。在几种基本转录因子中,TFⅡD是唯一具有位点特异的DNA结合能力的转录因子,在上述有序的组装过程起关键性指导作用。这样形成的前起始复合物尚不稳定,也不能有效启动mRMA转录。然后由结合在增强子上的转录激活因子直接或间接与TFⅡD结合,从而影响前起始复合物的形成、稳定性以及RNA聚合酶的活性。 5 结语 细菌的基因表达与调控到目前为止已经取得了很大进展,但在有些方面还存在很多问题,这需要广大同行共同努力去解决这问题。相信在不久的未来细菌的表达与调控会是生物学中的地位会进一步提高,使人们值得去研究的领域,会进一步给人们带来意想不到的收益。 上一页 [1] [2]
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