《原核表達(dá)調(diào)控》ppt課件

1、二、 轉(zhuǎn)錄程度的調(diào)控1. 轉(zhuǎn)錄調(diào)控的原理2. 原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的支配子學(xué)說乳糖支配子與負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)色氨酸支配子與負(fù)控阻遏系統(tǒng)其他支配子轉(zhuǎn)錄程度上的其他調(diào)控方式4. 色氨酸支配子色氨酸支配子(trp operon) trp體系參與生物合成，它不受葡萄糖或cAMP-CRP的調(diào)控。 色氨酸合成主要分5步完成，有7個基因參與整個合成過程。 支配子中各基因功能： trpE和trpG編碼鄰氨基苯甲酸合酶， trpD編碼鄰氨基苯甲酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶， trpF編碼異構(gòu)酶， trpC編碼吲哚甘油磷酸合酶， trpA和trpB那么分別編碼色氨酸合酶的和亞基。 在許多細(xì)菌中，trpE和trpG，trpC和trpB分

2、別交融成一個基因，產(chǎn)生具有雙重功能的蛋白質(zhì)。分枝酸先在鄰氨基苯甲酸合成酶作用下生成鄰氨基苯甲酸，以后先與磷酸核糖焦磷酸中的磷酸核糖構(gòu)成磷酸核糖鄰氨基苯甲酸，經(jīng)重排、脫羧和關(guān)環(huán)構(gòu)成吲哚甘油磷酸，然后在色氨酸合成酶催化下先脫去3-磷酸甘油醛生成吲哚，最后吲哚與一個絲氨酸縮合構(gòu)成色氨酸。 E.Coli中Trp支配子的構(gòu)造 5個色氨酸合成代謝相關(guān)酶的基因構(gòu)成一個支配子。合成Trp所需求酶類的5個基因E、D、C、B、A頭尾相接串連陳列組成構(gòu)造基因群；受其上游的啟動子P和支配子O的調(diào)控。這些基因只需在缺乏Trp時，才被有效表達(dá)。 trp支配子 基因產(chǎn)物是基因產(chǎn)物是5個酶，分別是鄰氨基苯甲酸合成酶個酶，分別

3、是鄰氨基苯甲酸合成酶(E)、鄰氨、鄰氨基苯甲酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶基苯甲酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(D)、磷酸核糖鄰氨基苯甲酸異構(gòu)、磷酸核糖鄰氨基苯甲酸異構(gòu)酶酶-吲哚甘油磷酸合成酶吲哚甘油磷酸合成酶(C)、 色氨酸合成酶色氨酸合成酶 (B)和色氨酸和色氨酸合成酶合成酶 (A)。色氨酸支配元的調(diào)控機(jī)制色氨酸支配元的調(diào)控機(jī)制 trp trp支配元支配元屬阻遏型支配元，屬阻遏型支配元，主要調(diào)控一系列用于色氨酸合成代謝的主要調(diào)控一系列用于色氨酸合成代謝的酶蛋白的轉(zhuǎn)錄合成。酶蛋白的轉(zhuǎn)錄合成。 色氨酸支配子通常處于開放形狀，其輔阻色氨酸支配子通常處于開放形狀，其輔阻遏蛋白不能與支配基因結(jié)合而阻遏轉(zhuǎn)錄。而當(dāng)遏蛋白不能與支配

4、基因結(jié)合而阻遏轉(zhuǎn)錄。而當(dāng)色氨酸合成過多時，色氨酸作為輔阻遏物與輔色氨酸合成過多時，色氨酸作為輔阻遏物與輔阻遏蛋白結(jié)合而構(gòu)成阻遏蛋白，后者與支配基阻遏蛋白結(jié)合而構(gòu)成阻遏蛋白，后者與支配基因結(jié)合而使基因轉(zhuǎn)錄封鎖。因結(jié)合而使基因轉(zhuǎn)錄封鎖。 4.1 輔阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控輔阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控與與lac支配子的調(diào)控不同的是，控制支配子的調(diào)控不同的是，控制Trp支配子的阻遏蛋白支配子的阻遏蛋白的效應(yīng)物的效應(yīng)物 Trp 不是一個誘導(dǎo)物不是一個誘導(dǎo)物inducer, 而是一個輔而是一個輔阻遏物阻遏物corepressor。也就是說，。也就是說，Trp支配子的調(diào)理基因的支配子的調(diào)理基因的產(chǎn)物阻遏物蛋白無活性，不能與支

5、配基因結(jié)合；當(dāng)產(chǎn)物阻遏物蛋白無活性，不能與支配基因結(jié)合；當(dāng)Trp存存在時，它與阻遏物蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)該蛋白構(gòu)象變化，可以結(jié)在時，它與阻遏物蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)該蛋白構(gòu)象變化，可以結(jié)合在支配基因上并阻止轉(zhuǎn)錄。合在支配基因上并阻止轉(zhuǎn)錄。調(diào)控基因trpR的位置遠(yuǎn)離P-O-構(gòu)造基因群，在其本身的啟動子作用下，以組成型方式低程度表達(dá)調(diào)控蛋白R；R并無活性。當(dāng)提供足夠的Trp時，Trp與R結(jié)合使其構(gòu)象改動而成為活性方式R，R可與支配基因O特異性結(jié)合，阻遏構(gòu)造基因的轉(zhuǎn)錄，R的阻遏才干僅為lac I產(chǎn)物的1/1000。 trp支配子中產(chǎn)生阻遏物的基因是trpR，該基因距trp基因簇很遠(yuǎn)。后者位于大腸桿菌染色體圖上25

6、分鐘處，而前者那么位于90分鐘處。在位于65分鐘處還有一個trpS色氨酸t(yī)RNA合成酶，它與攜帶有色氨酸的tRNATrp共同參與trp支配子的調(diào)控作用。trpS(色氨酰tRNA合成酶)trpa當(dāng)有足夠的Trp時，支配子自動封鎖。細(xì)菌直接利用外界的Trp。缺乏Trp時，Trp支配子被翻開，5個構(gòu)造基因表達(dá)，產(chǎn)生3個酶催化分支酸合成為Trp。這是一種負(fù)性調(diào)控，支配子通常是開放轉(zhuǎn)錄的。當(dāng)有效應(yīng)物(Trp)作用時，誘導(dǎo)使阻遏蛋白R構(gòu)象發(fā)生變化，可以結(jié)合于支配基因，那么阻遏轉(zhuǎn)錄。4.2 色氨酸支配子的衰減調(diào)控色氨酸支配子的衰減調(diào)控研討闡明色氨酸支配子存在兩種機(jī)制的調(diào)控。假設(shè)研討闡明色氨酸支配子存在兩種機(jī)

7、制的調(diào)控。假設(shè)trp支支配子只受配子只受trpR編碼的阻遏物調(diào)控，那么在缺乏或存在色編碼的阻遏物調(diào)控，那么在缺乏或存在色氨酸時，氨酸時，trpR突變使突變使trp支配子表達(dá)的酶量應(yīng)該是一樣的。支配子表達(dá)的酶量應(yīng)該是一樣的?？墒?，在可是，在trpR缺失突變體中，培育基中缺乏色氨酸比有缺失突變體中，培育基中缺乏色氨酸比有色氨酸存在時支配子的表達(dá)程度更高，闡明色氨酸支配色氨酸存在時支配子的表達(dá)程度更高，闡明色氨酸支配子除受阻遏物調(diào)控外，還受另一機(jī)制的調(diào)控。子除受阻遏物調(diào)控外，還受另一機(jī)制的調(diào)控。4.2.1 4.2.1 弱化子與前導(dǎo)肽弱化子與前導(dǎo)肽當(dāng)阻遏物對當(dāng)阻遏物對trp支配子的阻遏作用被解除，但細(xì)

8、胞內(nèi)仍有支配子的阻遏作用被解除，但細(xì)胞內(nèi)仍有一定濃度的色氨酸時，第二種調(diào)控機(jī)制使一定濃度的色氨酸時，第二種調(diào)控機(jī)制使trp支配子的轉(zhuǎn)支配子的轉(zhuǎn)錄在抵達(dá)錄在抵達(dá)trpE之前被提早終止，這種景象稱為弱化作用之前被提早終止，這種景象稱為弱化作用attenuation，DNA中導(dǎo)致中導(dǎo)致mRNA合成提早終止的一合成提早終止的一段序列稱為弱化子段序列稱為弱化子attenuator。弱化作用產(chǎn)生的關(guān)鍵。弱化作用產(chǎn)生的關(guān)鍵在于在于trp mRNA的前導(dǎo)區(qū)。的前導(dǎo)區(qū)。 在Trp支配子Ptrp-O與trpE間有一段162bp的先導(dǎo)序列(leading sequence, L)。在L內(nèi)有一段123150bp的序列

9、，它在轉(zhuǎn)錄起始后可調(diào)控轉(zhuǎn)錄過程的進(jìn)展。 這段堿基序列假設(shè)缺失，trp基因表達(dá)可提高6-10倍。mRNA合成起始以后，除非培育基中完全沒有色氨酸，轉(zhuǎn)錄總是在這個區(qū)域終止，產(chǎn)生一個僅有140個核苷酸的RNA分子，終止trp基因轉(zhuǎn)錄。這個區(qū)域被稱為弱化子，該區(qū)mRNA可經(jīng)過自我配對構(gòu)成莖-環(huán)構(gòu)造。 弱化子的共同特點(diǎn)是某些外部要素控制著弱化子的發(fā)夾構(gòu)成。即構(gòu)成終止子構(gòu)造。弱化子為構(gòu)造基因的轉(zhuǎn)錄設(shè)了一道關(guān)卡。前導(dǎo)肽前導(dǎo)肽分析前導(dǎo)序列發(fā)現(xiàn)，它包括起始密碼子分析前導(dǎo)序列發(fā)現(xiàn)，它包括起始密碼子AUG和終止密碼子和終止密碼子UGA，能產(chǎn)生一個含有，能產(chǎn)生一個含有14個氨基酸的多肽，這個假設(shè)的多個氨基酸的多肽，這

10、個假設(shè)的多肽被稱為前導(dǎo)肽。肽被稱為前導(dǎo)肽。在前導(dǎo)序列的第在前導(dǎo)序列的第10和第和第11位上有相鄰的兩個色氨酸密碼子。位上有相鄰的兩個色氨酸密碼子。組氨酸支配子含有組氨酸支配子含有7個相鄰的組氨酸密碼子，苯丙氨酸支配個相鄰的組氨酸密碼子，苯丙氨酸支配子也有子也有7個苯丙氨酸密碼子，這些密碼子參與了支配子中的個苯丙氨酸密碼子，這些密碼子參與了支配子中的轉(zhuǎn)錄弱化機(jī)制。轉(zhuǎn)錄弱化機(jī)制。 先導(dǎo)序列包括起始密碼子AUG和終止密碼子UGA，它編碼了一個14個AA的先導(dǎo)肽。編碼先導(dǎo)肽的第10、11位是相鄰的兩個Trp密碼子。先導(dǎo)序列含有3對反向反復(fù)序列(A=1+2；B=2+3；C=3+4)。假設(shè)假設(shè)B(2+3)

11、構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造，構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造，A和和C都不能再構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造。都不能再構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造。AC當(dāng)A1+2構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造時，B就不能構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造，卻有利于C3+4生成發(fā)夾構(gòu)造。BC后是poly(U)，即C實踐是一個終止子，假設(shè)轉(zhuǎn)錄mRNA時它構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造，就能使RNA聚合酶停頓轉(zhuǎn)錄而從mRNA上脫離下來。mRNA前導(dǎo)區(qū)的序列分析前導(dǎo)區(qū)的序列分析trp前導(dǎo)區(qū)的堿基序列曾經(jīng)全部測定，引人注目的是其中前導(dǎo)區(qū)的堿基序列曾經(jīng)全部測定，引人注目的是其中4個個分別以分別以1、2、3和和4表示的片段能以兩種不同的方式進(jìn)展表示的片段能以兩種不同的方式進(jìn)展堿基配對，有時以堿基配對，有時以1-2和和3-4配對，有時只以配對，有時

12、只以2-3方式互補(bǔ)方式互補(bǔ)配對。配對。終止構(gòu)型終止構(gòu)型抗終止構(gòu)型抗終止構(gòu)型 無色氨酸時支配子基因開場轉(zhuǎn)錄，以后轉(zhuǎn)錄速率受轉(zhuǎn)錄弱化機(jī)制(attenuation)調(diào)理。在構(gòu)造基因與 O 之間有一衰減子區(qū)域 ，該區(qū)域含有4段特殊的序列，高濃度色氨酸時能構(gòu)成不依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止信號，RNA聚合酶零落，轉(zhuǎn)錄終止。低濃度色氨酸時那么不能構(gòu)成轉(zhuǎn)錄終止信號，轉(zhuǎn)錄繼續(xù)。4.2.2 弱化子的負(fù)調(diào)控弱化子的負(fù)調(diào)控原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯幾乎同時進(jìn)展，在Trp未到達(dá)能起阻遏作用的濃度時，從Ptrp起始轉(zhuǎn)錄，RNA聚合酶沿DNA轉(zhuǎn)錄合成mRNA，同時核糖體結(jié)合在mRNA上開場翻譯。當(dāng)Trp程度高時，曾經(jīng)起始了轉(zhuǎn)錄的RNA聚合

13、酶在特定的位點(diǎn)暫停，接著在到達(dá)trp E之前終止。但當(dāng)Trp缺乏時，聚合酶不終止，而是通讀trp基因。Trp合成酶類的量與Trp濃度呈負(fù)相關(guān)，這種調(diào)控景象與Trp支配子特殊的構(gòu)造有關(guān)。 Trp濃度低時，生成Trp-tRNAtrp量少，使核糖體停頓在mRNA上的Trp密碼子UGG處；使A1與2不能構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造；而2+3構(gòu)成發(fā)夾構(gòu)造，阻止了3+4生成終止子；RNA pol可沿DNA繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，trp支配子就處于開放形狀。Trp濃度高時，trp-tRNAtrp濃度隨之升高，核糖體可順利經(jīng)過兩個相鄰的色氨酸密碼子，在4區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前就到達(dá)2區(qū)，使2+3不能配對，而3+4區(qū)可以自在配對構(gòu)成莖-環(huán)狀終止子構(gòu)造

14、，轉(zhuǎn)錄停頓，構(gòu)造基因被封鎖而不再合成色氨酸。Trp的存在對終止轉(zhuǎn)錄是有效的，弱化子僅允許約10%的RNA聚合酶經(jīng)過。缺乏Trp時，弱化子允許一切的聚合酶經(jīng)過。當(dāng)一切的氨基酸都缺乏時，核糖體翻譯挪動的速度就更慢，甚至不能占據(jù)A的序列，結(jié)果有利于1+2和3+4發(fā)夾構(gòu)造的構(gòu)成，于是RNA pol停頓轉(zhuǎn)錄。色氨酸支配子代表了一種衰減調(diào)控方式在trp支配子上，弱化子的轉(zhuǎn)錄終止作用取決于色氨酸的濃度。a. 高色氨酸條件下，序列3和4配對，構(gòu)成轉(zhuǎn)錄終止發(fā)夾。b. 低色氨酸條件下，核糖體停在色氨酸密碼子附近，序列1被核糖體覆蓋，序列2和3配對，因此阻止了3、4之間構(gòu)成轉(zhuǎn)錄終止發(fā)夾。c 沒有蛋白合成時，假設(shè)沒有

15、核糖體起始先導(dǎo)肽的翻譯，序列1、2構(gòu)成發(fā)夾，阻止了2、3發(fā)夾的構(gòu)成，允許序列3、4構(gòu)成轉(zhuǎn)錄終止發(fā)夾，酶不表達(dá)。 實驗證據(jù)實驗證據(jù)轉(zhuǎn)錄弱化實際得到了大量實驗證據(jù)的支持：轉(zhuǎn)錄弱化實際得到了大量實驗證據(jù)的支持：1 1影響區(qū)段影響區(qū)段3 3和區(qū)段和區(qū)段4 4二級構(gòu)造穩(wěn)定性的突變以及改動區(qū)段二級構(gòu)造穩(wěn)定性的突變以及改動區(qū)段4 4后面一串后面一串U U的突的突變都會降低弱化子的終止作用，添加變都會降低弱化子的終止作用，添加trptrp支配子的表達(dá)，這與支配子的表達(dá)，這與終止子的突變效應(yīng)是一樣的；終止子的突變效應(yīng)是一樣的；2 2相反，影響影響區(qū)段相反，影響影響區(qū)段2 2和和3 3配對的突變，那么添加弱化子的

16、弱化作用；配對的突變，那么添加弱化子的弱化作用；3 3假設(shè)前導(dǎo)肽假設(shè)前導(dǎo)肽的起始密碼子發(fā)生錯義突變，前導(dǎo)肽的翻譯就不能起始，有的起始密碼子發(fā)生錯義突變，前導(dǎo)肽的翻譯就不能起始，有利于前導(dǎo)利于前導(dǎo)RNARNA構(gòu)成構(gòu)成1 12 2、3 34 4二級構(gòu)造，那么轉(zhuǎn)錄必定在弱化二級構(gòu)造，那么轉(zhuǎn)錄必定在弱化子處終止。子處終止。 有實驗證明，在不加色氨酸的培育基中，trp mRNA的合成依然遭到部分阻遏，如今普通以為，野生型細(xì)胞中同時存在著有活性和無活性的阻遏物，培育基中色氨酸濃度的變化，可以使這兩種阻遏物間的平衡發(fā)生傾斜，最終做出封鎖或啟動trp支配子的決議，從而維持一定的色氨酸含量。4.2.3 阻遏與弱

17、化作用的協(xié)調(diào)阻遏與弱化作用的協(xié)調(diào) 細(xì)菌中為什么需求弱化子系統(tǒng)呢？ 一種能夠是阻遏物從有活性向無活性的轉(zhuǎn)變速度較慢，需求一個能更快地做出反響的系統(tǒng)，以堅持培育基中適當(dāng)?shù)纳彼岢潭??；蛘?，弱化子系統(tǒng)主要是對外源色氨酸濃度做出反響。外源色氨酸濃度很低的信號雖然足以引起trp支配子的去阻遏作用，但是這個信號還缺乏以很快引發(fā)內(nèi)源色氨酸的合成。在這種環(huán)境下，弱化子就經(jīng)過抗終止的方法來添加trp基因表達(dá)，從而提高內(nèi)源色氨酸濃度。 那么為什么還要有阻遏體系呢？ 沒有阻遏體系，只需弱化，似乎也可以調(diào)理色氨酸酶系的合成。目前以為阻遏物的作用是當(dāng)有大量外源色氨酸存在時，阻止非必需的先導(dǎo)mRNA的合成，它使這個合成系

18、統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)。 現(xiàn)實上，自然界存在著不同類型的合成體系，例如組氨酸支配子擁有在功能上與trp支配子完全一樣的弱化子構(gòu)造，但沒有阻遏物，它的表達(dá)完全受弱化子調(diào)理。在trp支配子中，阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控起到粗調(diào)的作用，而衰減子起到細(xì)調(diào)的作用。細(xì)菌經(jīng)過弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用的缺乏，由于阻遏作用只能使轉(zhuǎn)錄不起始，而對于曾經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能經(jīng)過弱化作用使之中途停頓下來。阻遏作用的信號是細(xì)胞內(nèi)色氨酸的多少，弱化作用的信號那么是細(xì)胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少，經(jīng)過前導(dǎo)肽的翻譯來控制轉(zhuǎn)錄的進(jìn)展。細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，表達(dá)著生物體內(nèi)縝密的調(diào)控作用。 5. 其他支配子5.1 半乳糖支配子半乳糖支配子 (gala

19、ctose operon)Galactose operon包括3個構(gòu)造基因gal E、gal T、gal k表達(dá)產(chǎn)生的異構(gòu)酶(UDP-galactose-4-epimerase)、半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)移酶(galactose transferase)和半乳糖激酶(galactose kinase)參與Gal代謝，構(gòu)成UDPGal，用于合成細(xì)胞壁。5.1.1 半乳糖支配子的構(gòu)造及特點(diǎn)半乳糖支配子的構(gòu)造及特點(diǎn)當(dāng)細(xì)胞中缺乏葡萄糖時，這些酶可使當(dāng)細(xì)胞中缺乏葡萄糖時，這些酶可使Gal轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成G-1-P，供細(xì)菌生命活動需求。，供細(xì)菌生命活動需求。gal支配子屬于誘導(dǎo)型支配子。調(diào)理基因galR間隔構(gòu)

20、造基因galE、T、K及支配區(qū)O等很遠(yuǎn)，而galR產(chǎn)物對galO的作用與lacI-lacO的作用一樣。Gal是gal支配子的誘導(dǎo)物。Gal的跨膜運(yùn)輸需求galP基因產(chǎn)物的參與。gal支配子的特點(diǎn)： 它有兩個啟動子，相距僅5bp,每個啟動子擁有各自的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)S1和S2。其mRNA可從兩個不同的起始點(diǎn)開場轉(zhuǎn)錄； 有兩個O區(qū)，一個在P區(qū)上游-6753OE，一個在構(gòu)造基因galE內(nèi)部OI。 cAMP-CAP位點(diǎn)在-24-50之間。gal支配子有兩個相互重疊的啟動子，可從兩個不同的起始點(diǎn)S1、S2開場轉(zhuǎn)錄；gal支配子有兩個支配子有兩個O區(qū)，一個在區(qū)，一個在P區(qū)上游區(qū)上游-6753，另一個在

21、構(gòu)造基因另一個在構(gòu)造基因galE內(nèi)部。內(nèi)部。gal P1的轉(zhuǎn)錄起始依賴于CRP，屬于CRP激活型，因此只需培育基中無葡萄糖時才干進(jìn)展轉(zhuǎn)錄，RNA聚合酶與S1的結(jié)合需求半乳糖和CRP。高程度的CRP能抑制gal P2的轉(zhuǎn)錄起始，屬于CRP抑制型。因此它完全依賴于葡萄糖。即：當(dāng)有CRP時，轉(zhuǎn)錄從S1開場，當(dāng)無CRP時，轉(zhuǎn)錄從S2開場。葡萄糖存在時 假設(shè)無Gal，Gal R可結(jié)合在gal OE和OI上，并相互作用構(gòu)成環(huán)，從S1、S2的轉(zhuǎn)錄都被阻遏。當(dāng)gal存在時，Gal R的阻遏解除，但由于葡萄糖的存在，P1不能啟動而只需P2低程度啟動轉(zhuǎn)錄。無葡萄糖存在；假設(shè)存在gal，gal的阻遏解除，依賴于CR

22、P的P1高程度表達(dá)產(chǎn)生利用Gal的酶類，以Gal為能源和碳源。cAMP-CRP有利于RNA聚合酶-S1區(qū)復(fù)合物構(gòu)成開鏈構(gòu)象，從而起始基因轉(zhuǎn)錄。同時，由于S2在S1的上游且核苷酸部分重疊，S2與CAP位點(diǎn)接近，在空間位置上這一復(fù)合物的存在干擾了RNA聚合酶-S2復(fù)合物的構(gòu)成，抑制了S2起始的轉(zhuǎn)錄。5.1.2 雙啟動子的實驗證據(jù)雙啟動子的實驗證據(jù)一類細(xì)菌突變株能在無葡萄糖的培育基中高程度合成半乳糖代謝酶類gal構(gòu)造基因高效表達(dá)，由gal P1起始轉(zhuǎn)錄；另一類突變株中g(shù)al基因的表達(dá)完全依賴于葡萄糖，培育基中如無葡萄糖存在，這些細(xì)菌的gal基因不表達(dá)，不合成半乳糖代謝酶類由gal P2起始轉(zhuǎn)錄。5.

23、1.3 gal支配子雙轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的作用支配子雙轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的作用 半乳糖不僅可以作為獨(dú)一碳源供細(xì)胞生長，而且與之相關(guān)的UDPGal是E. coli細(xì)胞壁合成的前體。 在無外源Gal時，UDPGal是經(jīng)過半乳糖差向異構(gòu)酶galE基因的產(chǎn)物的作用由UDP-葡萄糖合成的。 因此細(xì)胞必需不斷可以合成差向異構(gòu)酶才干正常生活。如今想象只需galP1一個啟動子，那么由于這個啟動子的活性依賴于cAMP-CRP，當(dāng)培育基中有葡萄糖存在時就不能合成異構(gòu)酶。假設(shè)獨(dú)一的啟動子是galP2，那么，即使在葡萄糖存在的情況下，半乳糖也將使支配子處于充分誘導(dǎo)形狀，這無疑是一種浪費(fèi)。無論從必要性或經(jīng)濟(jì)性思索，都需求一個不依賴于cAM

24、P-CAP的啟動子galP2進(jìn)展本底程度的永久型合成，以及一個依賴于cAMP-CRP的啟動子galP1)對高程度合成進(jìn)展調(diào)理。5.2.1 阿拉伯糖支配子的構(gòu)造及特點(diǎn)阿拉伯糖支配子的構(gòu)造及特點(diǎn)阿拉伯糖是另一個可以為代謝提供碳源的五碳糖。阿拉伯糖是另一個可以為代謝提供碳源的五碳糖。在大腸桿菌中阿拉伯糖的降解需求在大腸桿菌中阿拉伯糖的降解需求3個基因：個基因：araB、araA和和araD，分別編碼，分別編碼3個酶：個酶：araB基基因編碼核酮糖激酶因編碼核酮糖激酶(ribulokinase)，araA編碼編碼L-阿拉伯糖異構(gòu)酶阿拉伯糖異構(gòu)酶(L-arabinose isomerase)，araD編

25、碼編碼L-核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸-4-差向異構(gòu)酶差向異構(gòu)酶(L-ribulose-5phosphate-4-epimerase)。另外還。另外還有兩個遠(yuǎn)離此基因簇的基因有兩個遠(yuǎn)離此基因簇的基因araE和和araF，擔(dān)任，擔(dān)任將阿拉伯糖運(yùn)入細(xì)胞。將阿拉伯糖運(yùn)入細(xì)胞。5.2 阿拉伯糖支配子阿拉伯糖支配子 (arabinose operon)與araBAD相鄰的是一個復(fù)合的啟動子區(qū)域、兩個支配區(qū)和一個調(diào)理基因araC，這個AraC蛋白同時顯示正、負(fù)調(diào)理因子的功能。araBAD和araC基因的轉(zhuǎn)錄是分別在兩條鏈上以相反的方向進(jìn)展的。5.2.2 AraC蛋白的正、負(fù)調(diào)理作用蛋白的正、負(fù)調(diào)理作用ara

26、BAD mRNA的合成需求一個有功能的AraC蛋白，這個蛋白與誘導(dǎo)物阿拉伯糖結(jié)合后才誘導(dǎo)araBAD基因表達(dá)。當(dāng)AraC蛋白以正調(diào)控因子作用時，起始轉(zhuǎn)錄還需求cAMP-CRP的共同參與。 AraC蛋白作為PBAD活性正、負(fù)調(diào)理因子的雙重功能是經(jīng)過該蛋白的兩種異構(gòu)體來實現(xiàn)的。Pr是起阻遏作用的方式，可以與如今尚未鑒定的類支配區(qū)位點(diǎn)相結(jié)合，而Pi是起誘導(dǎo)作用的方式，它經(jīng)過與PBAD啟動子結(jié)合進(jìn)展調(diào)理。 在沒有阿拉伯糖時，Pr方式占優(yōu)勢；一旦有阿拉伯糖存在，它就可以與AraC蛋白結(jié)合，使平衡趨向于Pi方式。這樣，阿拉伯糖的誘導(dǎo)作用就可以解釋為阿拉伯糖與Pr的結(jié)合，使Pr分開它的結(jié)合位點(diǎn)，然后，產(chǎn)生大量的Pi，并與啟動子結(jié)合。5.2.3 葡萄糖與阿拉伯糖