医治白癜风的知名专家 https://m-mip.39.net/disease/mipso_5452928.html第16章原核?物的基因调控知识点：1.基因表达由调控蛋?控制：答：调控蛋?可分为两类：正调控蛋?或活化?（activator，?译激活物），负调控蛋?或抑制?（repressor，?译阻遏物）。这些调控蛋?通常都是DNA结合蛋?，它们识别受其控制的基因上的或基因附近的特异位点。活化?增强受控基因的转录，抑制?降低或消除相应基因的转录。持家基因（Housekeepinggene）：参与西部??和复制等必需的基本?命过程的基因称为持家基因，这些基因在细胞中组成性地表达（expressedconstitutively）。可诱导基因（Induciblegene）：只有受到诱导?或细胞因?的激活作?时才会表达的基因称为可诱导基因。2.很多启动?通过协助RNA聚合酶结合DNA的活化?和阻遏两者结合的抑制?进?调控：答：当聚合酶结合了启动?时，它会?动地经由封闭复合体到开放复合体的转变从?启动转录。这导致基因的组成型表达（constitutiveexpression），或称为本底?平（basallevel）表达。抑制?要控制从某?启动?起始的表达，只需结合到与聚合酶结合区相重叠的位点上。抑制?就以阻碍聚合酶结合到启动?上从?阻?转录。DNA上抑制?结合的位点称为操作?（operator）。活化?以其?个表?结合到启动?附近的某?DNA位点；同时，以另?表?与RNA聚合酶相互作?，将聚合酶带到启动?。这?机制常被称为募集（recruitment），这是?个蛋?质协同结合DNA（cooperativebindingofproteinstoDNA）的例?。3.某些活化?通过变构和调控RNA聚合酶对结合后的转录步骤起作?：答：活化?与稳定的封闭复合体相互作?诱导发?构象改变引起封闭到开放复合体的转变。4.远程激活和DNA环化：答：有些互作蛋?质的结合位点在DNA上相距较远。在这种情况下，为了使蛋?质相互作?，结合位点之间的DNA就会形成环，让蛋?质结合位点彼此靠近。使距离很远的DNA位点靠近以便DNA链环化的?式之?是在这些位点之间的DNA序列上再结合其他蛋?质。5.协同结合和变构在基因调控中有很多作?：答：有时RNApol可与启动?很好地结合，但结合后不能?动转变为开放的起始复合物，照样不能转录或转录很低。百这度时?需库要活化?与闭合复合物结合，诱导RNApol或DNApromoter的构象变化，使闭合复合物转变为开放复合物。这就是活化?的变构调节（Allosteryregulation）。经常有成组的调控蛋?共同结合到DNA上，即两个或多个活化?和（或）抑制?间彼此互作并与DNA相互作?，彼此协助结合到所调控的基因附近。（1）敏感地接受外界的变化，快速地启动基因的表达。（2）整合信号（integratesignal）：有些基因的激活需要多种信号的存在。6.抗终?作?及其延续：基因调控并不局限于转录起始调控。7.操纵?的概念：答：操纵?（operon）：原核?物基因表达和调控的单位。操纵?通常由3个部分组成：（1）结构基因：编码与某?代谢过程相关的酶类，这些基因的表达受到协同控制。（2）调控元件（controlelements），例如操作?（operator）序列。（3）调节?基因（Regulatorgene）：编码与调控元件结合的蛋?质。（调节基因有时不在本?操纵?中编码，?存在其他的操纵?中）。8.乳糖操纵?（ThelactoseOperon）：答：（1）乳糖操纵?的结构基因：lacZ：编码?解乳糖的β-半乳糖苷酶（β-galactosidase）。lacY：编码?种叫乳糖转移酶（lactosepermease）的细胞膜蛋?，将乳糖从胞外通过细胞壁运送到胞内。lacA：编码硫代半乳糖苷转?酰酶（thiogalactosidetransacetylase），可消除同时被lacY转?的硫代半乳糖苷对细胞的毒性。乳糖操纵?的结构基因受到共同的启动?和操纵?的控制：百lacZ度?、库lacY、lacA基因在共同启动?Plac的控制下，被转录在?条多顺反?mRNA上（polycistronicmRNA），被称为lacZYAmRNA。lacZYA转录单元含有?个操作?位点Olac：操作?（Olac）位于启动?Plac3’端﹣5?﹢21间，与lac抑制?（repressor）结合。（2）活化?和抑制?共同控制乳糖操纵?的表达：活化?（activator）：代谢产物激活蛋?（CataboliteActivatorProtein，CAP）或称为cAMP受体蛋?（cAMPReceptor，CRP），活化?对培养基中葡萄糖的浓度作出反应。抑制?（repressor）：lacI基因编码乳糖操纵?的抑制?，它对培养基中乳糖的浓度作出反应。（3）乳糖抑制?与操作?结合，阻?RNApol与promoter的结合：lacoperator（Olac）与promoter（Plac）有部分序列重叠，所以抑制?与Olac的结合从空间上阻?了RNApol与Plac的结合。（4）Plac是弱启动?，CAP通过募集RNApol到Plac激活lac转录：CAP有2个结合位点：?个与位于启动?附近的DNA结合，另?个与RNApol结合。（5）lac抑制?和CAP的活性受到它们各?信号的变构调控：别乳糖（allolactose）：别乳糖与抑制?结合，使抑制?变构失活，操纵?可以表达；别乳糖是乳糖经β-半乳糖苷酶转变?成，乳糖从?间接地灭活抑制?并使操纵?表达。在缺乏乳糖时，lac抑制?阻?了lacZYA的转录，只有?常低的本底转录活性存在。当乳糖存在时，本底?平的转移酶将乳糖运进细胞内，β-半乳糖苷酶将乳糖转变为别乳糖（allolactose）。别乳糖作为诱导物，与lac抑制?结合，使抑制?失活，从百?度操?纵库?得以表达。cAMP：cAMP与活化?CAP结合，CAP变构并与DNA结合，募集RNApol到启动?，激活操纵?的表达；但细胞中的葡萄糖降低cAMP浓度，葡萄糖从?间接地关闭CAP及启动操纵?的表达。（6）组合调控：CAP也调控其他基因：CAP作为调节?（regulator）可与不同的抑制?共同作?，对不同的基因进?调节，这就是组合调控（CombinatorialControl）。CAP在E.coli中与?系列的调控蛋??起作?于多种基因。（7）CAP和lac抑制?以相同的结构模体结合DNA：蛋?质靠?种保守的?级结构螺旋-转折-螺旋（helix-turn-helix）识别特异的DNA序列。9.选择性的σ因?：答：（1）选择性的σ因?（alternativeσfactor）：不同的σ因?与同?种RNApol结合，σ因?决定了RNApol与启动?结合特异性（promoterspecificity）。（2）许多细菌可产??系列σ因?，分别?于正常和极端??条件下的转录调控：热激（Heatshock）反应：E.coli在温度达37℃以上时，表达?约17中热激特有蛋?。σ32是rhoH基因编码的?种选择性的σ因?，它与RNApol结合，识别这些热激特有蛋?的启动?，启动表达。（3）噬菌体编码??的σ因?：许多噬菌体（Bacteriophage）编码??的σ因?，利?宿主细菌的RNApol，选择地识别噬菌体基因启动?并表达这些基因。10.NtrC和MerR：变构激活：答：（1）NtrC具有ATPase活性，利?变构作?促使开放起始复合物的形成：NtrC调控与氮代谢有关基因的表达，如glnA基因。NtrC具有DNA结合和激活两个结构域（domain）。只有在氮（nitrogen）浓度很低时，激酶NtrB才将NtrC磷酸化，使NtrC构象发?变化，暴露其DNA结合域并与特定启动?前序列结合，再利?ATPase活性?解ATP获取能量，将闭合的复合物转变为开放的复合物，激活转录。（2）MerR通过扭曲启动?DNA?激活基因的转录：MerR控制抗汞酶基因merT的转录。merT启动?﹣10与﹣35元件相隔19bp（?般是15~17bp），这种间隔既不是σ70启动?的最适间隔，也不能使两种元件平?排列，因此RNApol与启动?结合后也不能形成开放复合物。当环境中?汞（mercury）时，MerR与merT启动?﹣10?﹣35间的?段DNA结合；聚合酶能与启动?，但?法起始转录。当汞与MerR结合时，MerR构象变化，使所结合的DNA扭曲，扭曲使merT启动?﹣10?﹣35形成类似强启动?的结构，聚合酶可以起始merT的表达。（3）变构激活：多数活化?通过募集RNApol到启动?位点的?式发挥作?，如CAP和选择性σ因?。NtrC和MerR通过变构激活（allostericactivation）的?式发挥作?：即这些转录活化?通过DNA或蛋?质的构象变化，使已经形成的闭合起始复合物转变为开放起始复合物。没有NtrC和MerR的参与，RNApol可与启动?结合，但形成没有活性的闭合起始复合物。百NtrC度?活库化?是因为??的构象变化才能暴露出DNA结合域，与DNA结合，并利?ATPase活性使闭合复合物转变为开放复合物。MerR活化?导致DNA构象变化，从?使闭合复合物转变为开放复合物。11.抑制?以多种?式发挥表达调控作?：答：通过抑制?（Repressors）结合位点与启动?重叠，阻?RNApol与启动?的结合，如lac抑制?。阻?闭合起始复合物向开放的转变，抑制?结合位点位于启动?旁边，通过与启动?上的pol的互作?阻?转录的起始，如E.coliGal抑制?。阻?启动?逃离，噬菌体φ29P4蛋?与PA2的相互作?。12.araBAD操纵?：答：（1）AraC的抗激活作?及其对araBAD操纵?的调控：E.coliaraBAD操纵?的启动?在有阿拉伯糖（arabinose）??葡萄糖时活化，编码阿拉伯糖代谢的酶类得以表达。?阿拉伯糖时，AraC与araO2和araI1序列结合，抑制转录；当有阿拉伯糖与AraC结合后，AraC与araI1和araI2结合，在CAP的协助下可激活操纵?的表达。araBAD操纵?与lac操纵??常相似。（2）araBAD启动?常被?于表达载体：阿拉伯糖对araBAD启动?的诱导活化?常强?，因此，araBAD启动?常被应?于表达载体（expressionvector）。将外源基因克隆在该启动?之后，当受到阿拉伯糖的诱导时，启动外源基因的?效表达。13.?氨酸操纵?（thetryptophanoperon）：答：（1）Trp操纵?及其调控：百Trp度操?纵库?编码5个结构基因，?于?氨酸的?物合成。当细胞内?氨酸浓度很低时，这些结构基因可在调控下?效表达。表达由2个层次：1）Trp抑制?对转录起始的抑制；2）转录起始后的衰减作?（attenuation）。（2）Trp抑制?：①Trp抑制?被另?个操纵?trpR编码。②Trp抑制?是2聚体蛋?，有?个中央核?（centralcore）和2个DNA识别头部（DNA-readinghead）（2个亚基的C-末端）。③Trp抑制?必须与?氨酸结合形成复合物后，才可与操纵?结合，所以?氨酸被称为辅抑制?（corepressor）。?氨酸通过终产物抑制（负反馈调节，negativefeed-backregulation）的?式抑制了??的表达。④Trp抑制?降低转录起始约70倍，?Lac抑制?的抑制活性要强很多。⑤在Lac操纵?中乳糖作为诱导物（inducer），使抑制物失活，从?诱导操纵?的表达；Trp操纵?中?氨酸是辅抑制物，从?抑制操纵?的表达。（3）Trp操纵?的衰减作?（attenuation）：因为?氨酸浓度降低，抑制?不能得到辅抑制?（即?氨酸）的协助，Trp操纵?的转录得以起始（第?层次的表达调控）；随着?氨酸浓度的升?，Trp操纵?通过提前终?转录的?式抑制转录，这种调控叫衰减作?。（4）Trp操纵?衰减作?的原理：①细菌体内的转录和翻译是偶联的。②Trp操纵?的前导肽含有2个连续的?氨酸残基，如果?氨酸的浓度很低，核糖体将会在这2个密码?处暂停。核糖体的暂停改变了前导RNA的?级结构，消除了此处的终??结构，因?核糖体可将Trp操纵?成功转录完成。③如果?氨酸浓度?，核糖体顺利通过了前导RNA中的终??区，终??可以形成并提前终?了RNApol对于操纵?的继续转录。④Trp操纵?的前导肽序列TrpL中有4个互补序列：通常1：2，3：4区配对，3：4配对形成终??，2：3配对破坏终??。⑤核糖体对Trp操纵?前导肽中2个连续?氨酸残基的翻译与?氨酸的浓度有关，决定是否形成终??，提前终?已经进?的转录。Trp浓度低时，核糖体停留在第10和11密码?处（1区），妨碍了1：2区配对，则2：3配对，终??3：4配对不能形成，转录成功完成。（5）衰减作?的重要性：①是?种典型的负反馈调控。②通过抑制和衰减的共同作?精确调控细胞中?氨酸的浓度。③单独的衰减作?也可以产?较强的表达调控：其他的氨基酸合成操纵?，如his和leu没有抑制?调控，完全依靠衰减作?进?表达调控。④是?种不需要蛋?质就可以进?的表达调控，这种调控通过RNA??的结构变化实现。（6）?结：抑制?是Trp操纵?的主要开关（primaryswitch），根据环境中?氨酸的有?决定操纵?是否表达；衰减作?是Trp操纵?的精调开关（fineswitch），根据环境中?氨酸浓度的?低来决定转录是否进?下去。14.核糖核酸开关：答：核糖核酸开关（Riboswitches）：RNA元件直接作为?分?代谢物的感应器，由RNA元件（如上?提到的衰减?）调控基因的转录或翻译，是?种不需要蛋?质调节?，只通过RNA结构变化进?表达调控的机制。核糖核酸开关的作??式：①核糖下核载原酸?开档关，通?过便随衰时减阅机读制在转录终??平发挥调控作?。百②度核?糖库核酸开关通过调控RNA结构，屏蔽核糖体结合位点，从?在蛋?质翻译?平发挥调控作?。15.核糖体蛋?是其??翻译的抑制?：?种负反馈抑制：答：（1）核糖体蛋?合成所?临的挑战：①每个核糖体由约50个不同的蛋?质组成，这些蛋?质必须以相同的速度同时合成。②核糖体蛋?的合成速度还必须与细胞的??速度密切联系起来。（2）核糖体蛋?的合成策略——核糖体蛋?操纵?：①核糖体蛋?基因形成?个操纵?（operon）来确保这些蛋?同速合成。每个操纵?由多达11个基因组成。②RNApol亚基α，β和β’基因也包含在核糖体蛋?操纵?中，因为这些亚基的合成速度也与细胞的??速度密切关联。③核糖体蛋?操纵?主要是翻译调控，?不是转录调控。④对每个核糖体蛋?操纵?来说，?个（或2个）核糖体蛋?结合到mRNA上翻译起始序列附近，从?阻?核糖体的结合和翻译起始。⑤这种抑制翻译的调控机制是很敏感的。核糖体组装好后剩余的极少量L4蛋?即可与操纵?mRNA结合，关闭??及该操纵?中其他蛋?的合成。16.λ噬菌体：答：细菌噬菌体λ是?种感染E.coli的病毒。它?旦感染细菌，就会以两种?式繁殖：裂解（lytically）或溶原??（lysogenically）。裂解??需要噬菌体DNA的复制和新的外壳蛋?的合成。这些组分共同形成新的噬菌体颗粒，通过宿主细胞的裂解释放出来。溶原现象——?种选择性繁殖途径，包括噬菌体DNA整合进?细菌染?体并像细菌基因组的正常组分似的在每次细胞分裂的时候主动复制。溶原性细菌在正常情况下?常稳定，但其体内处于静?的噬菌体[原噬菌体（prophage）]在细胞DNA遭受破坏时就会有效地转向裂解??（因此会威胁到宿主百细度胞?的库继续?存）。这种从溶原性??到裂解??的转变称为溶原性诱导（lysogenicinduction）17.基因表达的选择性模式控制裂解和溶原性??：答：（1）当PR和PL持续开放?PRM关闭时，就发?裂解??。相反，溶原??则是PR和PL关闭?PRM打开的结果。（2）调控蛋?及其结合位点：①cⅠ基因编码λ抑制?。λ抑制?既可以激活?可以抑制转录。②Cro（意为抑制?和其他基因的控制，controlofrepressorandotherthing）只抑制转录，类似于Lac抑制?。③λ抑制?和Cro可以结合6个操作?中的任意?个，每个蛋?质以不同的亲和?识别这些位点，3个位点位于左控制区，3个位于右控制区。④λ抑制?与操作?位点协同结合。⑤λ抑制?结合到OR1和OR2上关闭了从PR开始的转录。结合到OR2的λ抑制?与PM上的RNA聚合酶接触，激活cⅠ（抑制?）基因的表达。OR3在PRM内，结合在那?的Cro抑制了cⅠ的转录。（3）溶原性诱导需要λ抑制?的蛋??解切割：λ抑制?变得类似于LexA，这使得λ抑制?也在RecA的作?下进???切割。切割反应除去了抑制?的C端结构域，因此?聚化和协同性?上不复存在。失去协同性使抑制?在这些位点（包括OL1和OL2）上解耦联；失去抑制从?促进了从PR和PL开始的转录，导致了裂解??。为了有效诱导，溶原性细胞中的抑制??平必须严密调控：它激活其??的表达，这是?例正?我调控（positiveautoregulation）。PRM被抑制?（在OR2处）激活合成更多的抑制?。但如果浓度过?时，抑制?也会结合OR3，从?抑制PRM（以类似于裂解??中Cro结合OR3?抑制PRM的?式）。这样阻?了新的抑制?的合成，直到其浓度降到释放OR3的?平。18.抑制?的负?我调控需远程相互作?和?的DNA环：答：OR1和OR2上结合的抑制??聚体与协同结合到OL1和OL2上的抑制??聚体相互作?，形成?个抑制??聚体；为利于OR和OL之间的抑制?的相互作?，这些操作?之间的DNA——约3.5kb，包括cⅠ基因本?，必须形成?个环。当环形成时，OR3和OL3靠近，允许另外两个?聚体抑制?协同结合到这两个位点。19.λcⅡ，?种控制溶原或裂解??或感染新宿主的活化?：答：CⅡ是?个转录活化?。它结合到启动?PRE（意为repressorestablishment）上游的位点，刺激从该启动?开始cⅠ（抑制?）基因的转录。E.Coli的??条件控制CⅡ的稳定性并因?控制裂解/溶原的选择：CⅡ在E.coli中是?个?常稳定的蛋?质，它被?个特异的蛋?酶FtsH（HflB）降解，这个酶由hfl基因编码。当??良好时，FtsH活性?，CⅡ被有效破坏，抑制?不能合成，噬菌体倾向于裂解??；在恶劣条件下则相反，FtsH活性低，CⅡ降解慢，抑制?积累，噬菌体倾向于溶原??。第?个CⅡ蛋?依赖的启动?PI，有?类似PRE的序列，位于噬菌体基因int之前。这?基因编码?种酶，该酶催化位点特异性重组，使λDNA整合?细菌染?体形成原噬菌体。第三个CⅡ依赖的启动?PAQ，位于基因Q的中间，其作?是延滞裂解发育从?促进溶原发育。在?N蛋?和Q蛋?时，由这两个调控蛋?控制的转录也可以很好地起始。但是，除?调控蛋?修饰RNA聚合酶，否则在启动?下游?百到?千核苷酸处转录就会终?。N和Q蛋?因此被称为抗终?蛋?。20.逆回调控：RNA合成和稳定性控制相互影响并决定基因表达：答：负责负调控的位点位于它所影响的基因的下游，同时降解是沿着基因逆向进?的，所下以载原这??档过，程?称便随为时逆阅向读调控（retroregulation）。生物学习大讲堂
