分子生物學(xué)-原核表達(dá)調(diào)控

二、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控1.轉(zhuǎn)錄調(diào)控的原理2.原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的操縱子學(xué)說(shuō)乳糖操縱子與負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)色氨酸操縱子與負(fù)控阻遏系統(tǒng)其他操縱子轉(zhuǎn)錄水平上的其他調(diào)控方式

4.色氨酸操縱子(trpoperon)

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(gè)基因參與整個(gè)合成過(guò)程。操縱子中各基因功能：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則分別編碼色氨酸合酶的α和β亞基。在許多細(xì)菌中，trpE和trpG，trpC和trpB分別融合成一個(gè)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，此后先與磷酸核糖焦磷酸中的磷酸核糖形成磷酸核糖鄰氨基苯甲酸，經(jīng)重排、脫羧和關(guān)環(huán)形成吲哚甘油磷酸，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(gè)絲氨酸縮合形成色氨酸。

E.Coli中Trp操縱子的結(jié)構(gòu)

5個(gè)色氨酸合成代謝相關(guān)酶的基因構(gòu)成一個(gè)操縱子。合成Trp所需要酶類的5個(gè)基因E、D、C、B、A頭尾相接串連排列組成結(jié)構(gòu)基因群；受其上游的啟動(dòng)子P和操縱子O的調(diào)控。這些基因只有在缺乏Trp時(shí)，才被有效表達(dá)。

trp操縱子

基因產(chǎn)物是5個(gè)酶，分別是鄰氨基苯甲酸合成酶(E)、鄰氨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)酶-吲哚甘油磷酸合成酶(C)、色氨酸合成酶β(B)和色氨酸合成酶α(A)。色氨酸操縱元的調(diào)控機(jī)制

trp操縱元——屬阻遏型操縱元，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。

色氨酸操縱子通常處于開放狀態(tài)，其輔阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)合而阻遏轉(zhuǎn)錄。而當(dāng)色氨酸合成過(guò)多時(shí)，色氨酸作為輔阻遏物與輔阻遏蛋白結(jié)合而形成阻遏蛋白，后者與操縱基因結(jié)合而使基因轉(zhuǎn)錄關(guān)閉。

4.1輔阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控與lac操縱子的調(diào)控不同的是，控制Trp操縱子的阻遏蛋白的效應(yīng)物（Trp）不是一個(gè)誘導(dǎo)物（inducer）,而是一個(gè)輔阻遏物（corepressor）。也就是說(shuō)，Trp操縱子的調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物（阻遏物蛋白）無(wú)活性，不能與操縱基因結(jié)合；當(dāng)Trp存在時(shí)，它與阻遏物蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)該蛋白構(gòu)象變化，能夠結(jié)合在操縱基因上并阻止轉(zhuǎn)錄。調(diào)控基因trpR的位置遠(yuǎn)離P-O-結(jié)構(gòu)基因群，在其自身的啟動(dòng)子作用下，以組成型方式低水平表達(dá)調(diào)控蛋白R(shí)’；R’并無(wú)活性。當(dāng)提供足夠的Trp時(shí)，Trp與R’結(jié)合使其構(gòu)象改變而成為活性形式R，R可與操縱基因O特異性結(jié)合，阻遏結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄，R的阻遏能力僅為lacI產(chǎn)物的1/1000。trp操縱子中產(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分鐘處，而前者則位于90分鐘處。在位于65分鐘處還有一個(gè)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操縱子的調(diào)控作用。trpS(色氨酰tRNA合成酶)trpa當(dāng)有足夠的Trp時(shí)，操縱子自動(dòng)關(guān)閉。細(xì)菌直接利用外界的Trp。缺乏Trp時(shí)，Trp操縱子被打開，5個(gè)結(jié)構(gòu)基因表達(dá)，產(chǎn)生3個(gè)酶催化分支酸合成為Trp。這是一種負(fù)性調(diào)控，操縱子通常是開放轉(zhuǎn)錄的。當(dāng)有效應(yīng)物(Trp)作用時(shí)，誘導(dǎo)使阻遏蛋白R(shí)’構(gòu)象發(fā)生變化，能夠結(jié)合于操縱基因，則阻遏轉(zhuǎn)錄。4.2色氨酸操縱子的衰減調(diào)控研究表明色氨酸操縱子存在兩種機(jī)制的調(diào)控。如果trp操縱子只受trpR編碼的阻遏物調(diào)控，那么在缺乏或存在色氨酸時(shí)，trpR突變使trp操縱子表達(dá)的酶量應(yīng)該是相同的?？墒牵趖rpR缺失突變體中，培養(yǎng)基中缺乏色氨酸比有色氨酸存在時(shí)操縱子的表達(dá)水平更高，說(shuō)明色氨酸操縱子除受阻遏物調(diào)控外，還受另一機(jī)制的調(diào)控。4.2.1弱化子與前導(dǎo)肽當(dāng)阻遏物對(duì)trp操縱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(shí)，第二種調(diào)控機(jī)制使trp操縱子的轉(zhuǎn)錄在抵達(dá)trpE之前被提前終止，這種現(xiàn)象稱為弱化作用（attenuation），DNA中導(dǎo)致mRNA合成提前終止的一段序列稱為弱化子（attenuator）。弱化作用產(chǎn)生的關(guān)鍵在于trpmRNA的前導(dǎo)區(qū)。在Trp操縱子Ptrp-O與trpE間有一段162bp的先導(dǎo)序列(leadingsequence,L)。在L內(nèi)有一段123~150bp的序列，它在轉(zhuǎn)錄起始后可調(diào)控轉(zhuǎn)錄過(guò)程的進(jìn)行。這段堿基序列如果缺失，trp基因表達(dá)可提高6-10倍。mRNA合成起始以后，除非培養(yǎng)基中完全沒有色氨酸，轉(zhuǎn)錄總是在這個(gè)區(qū)域終止，產(chǎn)生一個(gè)僅有140個(gè)核苷酸的RNA分子，終止trp基因轉(zhuǎn)錄。這個(gè)區(qū)域被稱為弱化子，該區(qū)mRNA可通過(guò)自我配對(duì)形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)。

弱化子的共同特點(diǎn)是某些外部因素控制著弱化子的發(fā)夾形成。即形成終止子結(jié)構(gòu)。弱化子為結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄設(shè)了一道關(guān)卡。前導(dǎo)肽分析前導(dǎo)序列發(fā)現(xiàn)，它包括起始密碼子AUG和終止密碼子UGA，能產(chǎn)生一個(gè)含有14個(gè)氨基酸的多肽，這個(gè)假設(shè)的多肽被稱為前導(dǎo)肽。在前導(dǎo)序列的第10和第11位上有相鄰的兩個(gè)色氨酸密碼子。組氨酸操縱子含有7個(gè)相鄰的組氨酸密碼子，苯丙氨酸操縱子也有7個(gè)苯丙氨酸密碼子，這些密碼子參與了操縱子中的轉(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(gè)14個(gè)AA的先導(dǎo)肽。編碼先導(dǎo)肽的第10、11位是相鄰的兩個(gè)Trp密碼子。先導(dǎo)序列含有3對(duì)反向重復(fù)序列(A=1+2；B=2+3；C=3+4)。如果B(2+3)形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，A和C都不能再形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。AC當(dāng)A（1+2）形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)時(shí)，B就不能形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，卻有利于C（3+4）生成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。BC后是poly(U)，即C實(shí)際是一個(gè)終止子，如果轉(zhuǎn)錄mRNA時(shí)它形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，就能使RNA聚合酶停止轉(zhuǎn)錄而從mRNA上脫離下來(lái)。mRNA前導(dǎo)區(qū)的序列分析trp前導(dǎo)區(qū)的堿基序列已經(jīng)全部測(cè)定，引人注目的是其中4個(gè)分別以1、2、3和4表示的片段能以兩種不同的方式進(jìn)行堿基配對(duì)，有時(shí)以1-2和3-4配對(duì)，有時(shí)只以2-3方式互補(bǔ)配對(duì)。終止構(gòu)型抗終止構(gòu)型

無(wú)色氨酸時(shí)操縱子基因開始轉(zhuǎn)錄，此后轉(zhuǎn)錄速率受轉(zhuǎn)錄弱化機(jī)制(attenuation)調(diào)節(jié)。在結(jié)構(gòu)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(shí)能形成不依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)，RNA聚合酶脫落，轉(zhuǎn)錄終止。低濃度色氨酸時(shí)則不能形成轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)，轉(zhuǎn)錄繼續(xù)。4.2.2弱化子的負(fù)調(diào)控原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯幾乎同時(shí)進(jìn)行，在Trp未達(dá)到能起阻遏作用的濃度時(shí)，從Ptrp起始轉(zhuǎn)錄，RNA聚合酶沿DNA轉(zhuǎn)錄合成mRNA，同時(shí)核糖體結(jié)合在mRNA上開始翻譯。當(dāng)Trp水平高時(shí)，已經(jīng)起始了轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶在特定的位點(diǎn)暫停，接著在到達(dá)trpE之前終止。但當(dāng)Trp缺乏時(shí)，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)控現(xiàn)象與Trp操縱子特殊的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

Trp濃度低時(shí)，生成Trp-tRNAtrp量少，使核糖體停止在mRNA上的Trp密碼子UGG處；使A（1與2）不能形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)；而2+3形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，阻止了3+4生成終止子；RNApol可沿DNA繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，trp操縱子就處于開放狀態(tài)。Trp濃度高時(shí)，trp-tRNAtrp濃度隨之升高，核糖體可順利通過(guò)兩個(gè)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(duì)，而3+4區(qū)可以自由配對(duì)形成莖-環(huán)狀終止子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停止，結(jié)構(gòu)基因被關(guān)閉而不再合成色氨酸。Trp的存在對(duì)終止轉(zhuǎn)錄是有效的，弱化子僅允許約10%的RNA聚合酶通過(guò)。缺乏Trp時(shí)，弱化子允許所有的聚合酶通過(guò)。當(dāng)所有的氨基酸都不足時(shí)，核糖體翻譯移動(dòng)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)夾結(jié)構(gòu)的形成，于是RNApol停止轉(zhuǎn)錄。色氨酸操縱子代表了一種衰減調(diào)控模式在trp操縱子上，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(duì)，形成轉(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(duì)，因此阻止了3、4之間形成轉(zhuǎn)錄終止發(fā)夾。c沒有蛋白合成時(shí)，如果沒有核糖體起始先導(dǎo)肽的翻譯，序列1、2形成發(fā)夾，阻止了2、3發(fā)夾的形成，允許序列3、4形成轉(zhuǎn)錄終止發(fā)夾，酶不表達(dá)。

實(shí)驗(yàn)證據(jù)轉(zhuǎn)錄弱化理論得到了大量實(shí)驗(yàn)證據(jù)的支持：（1）影響區(qū)段3和區(qū)段4二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的突變以及改變區(qū)段4后面一串U的突變都會(huì)降低弱化子的終止作用，增加trp操縱子的表達(dá)，這與終止子的突變效應(yīng)是一樣的；（2）相反，影響影響區(qū)段2和3配對(duì)的突變，則增加弱化子的弱化作用；（3）如果前導(dǎo)肽的起始密碼子發(fā)生錯(cuò)義突變，前導(dǎo)肽的翻譯就不能起始，有利于前導(dǎo)RNA形成1－2、3－4二級(jí)結(jié)構(gòu)，則轉(zhuǎn)錄必定在弱化子處終止。

有實(shí)驗(yàn)證明，在不加色氨酸的培養(yǎng)基中，trpmRNA的合成仍然受到部分阻遏，現(xiàn)在一般認(rèn)為，野生型細(xì)胞中同時(shí)存在著有活性和無(wú)活性的阻遏物，培養(yǎng)基中色氨酸濃度的變化，能夠使這兩種阻遏物間的平衡發(fā)生傾斜，最終做出關(guān)閉或啟動(dòng)trp操縱子的決定，從而維持一定的色氨酸含量。阻遏與弱化作用的協(xié)調(diào)細(xì)菌中為什么需要弱化子系統(tǒng)呢？一種可能是阻遏物從有活性向無(wú)活性的轉(zhuǎn)變速度較慢，需要一個(gè)能更快地做出反應(yīng)的系統(tǒng)，以保持培養(yǎng)基中適當(dāng)?shù)纳彼崴??；蛘撸趸酉到y(tǒng)主要是對(duì)外源色氨酸濃度做出反應(yīng)。外源色氨酸濃度很低的信號(hào)雖然足以引起trp操縱子的去阻遏作用，但是這個(gè)信號(hào)還不足以很快引發(fā)內(nèi)源色氨酸的合成。在這種環(huán)境下，弱化子就通過(guò)抗終止的方法來(lái)增加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，只有弱化，似乎也可以調(diào)節(jié)色氨酸酶系的合成。目前認(rèn)為阻遏物的作用是當(dāng)有大量外源色氨酸存在時(shí)，阻止非必需的先導(dǎo)mRNA的合成，它使這個(gè)合成系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)。事實(shí)上，自然界存在著不同類型的合成體系，例如組氨酸操縱子擁有在功能上與trp操縱子完全相同的弱化子結(jié)構(gòu)，但沒有阻遏物，它的表達(dá)完全受弱化子調(diào)節(jié)。在trp操縱子中，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)菌通過(guò)弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用的不足，因?yàn)樽瓒糇饔弥荒苁罐D(zhuǎn)錄不起始，而對(duì)于已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能通過(guò)弱化作用使之中途停頓下來(lái)。阻遏作用的信號(hào)是細(xì)胞內(nèi)色氨酸的多少，弱化作用的信號(hào)則是細(xì)胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少，通過(guò)前導(dǎo)肽的翻譯來(lái)控制轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，體現(xiàn)著生物體內(nèi)周密的調(diào)控作用。

5.其他操縱子5.1半乳糖操縱子(galactoseoperon)Galactoseoperon包括3個(gè)結(jié)構(gòu)基因（galE、galT、galk）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(galactosetransferase)和半乳糖激酶(galactosekinase)參與Gal代謝，形成UDPGal，用于合成細(xì)胞壁。5.1.1半乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)激酶KUDP轉(zhuǎn)移酶T差向異構(gòu)酶E半乳糖半乳糖+葡萄糖半乳糖-1-磷酸乳糖UDP-葡萄糖UDP-半乳糖葡萄糖UDP轉(zhuǎn)移酶T細(xì)胞壁當(dāng)細(xì)胞中缺乏葡萄糖時(shí)，這些酶可使Gal轉(zhuǎn)變成G-1-P，供細(xì)菌生命活動(dòng)需要。gal操縱子屬于誘導(dǎo)型操縱子。調(diào)節(jié)基因galR距離結(jié)構(gòu)基因galE、T、K及操縱區(qū)O等很遠(yuǎn)，而galR產(chǎn)物對(duì)galO的作用與lacI-lacO的作用相同。Gal是gal操縱子的誘導(dǎo)物。Gal的跨膜運(yùn)輸需要galP基因產(chǎn)物的參與。gal操縱子的特點(diǎn)：

①它有兩個(gè)啟動(dòng)子，相距僅5bp,每個(gè)啟動(dòng)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(gè)不同的起始點(diǎn)開始轉(zhuǎn)錄；②有兩個(gè)O區(qū)，一個(gè)在P區(qū)上游-67—53（OE），一個(gè)在結(jié)構(gòu)基因galE內(nèi)部（OI）。③cAMP-CAP位點(diǎn)在-24~-50之間。gal操縱子有兩個(gè)相互重疊的啟動(dòng)子，可從兩個(gè)不同的起始點(diǎn)（S1、S2）開始轉(zhuǎn)錄；gal操縱子有兩個(gè)O區(qū)，一個(gè)在P區(qū)上游-67~53，另一個(gè)在結(jié)構(gòu)基因galE內(nèi)部。galP1的轉(zhuǎn)錄起始依賴于CRP，屬于CRP激活型，因此只有培養(yǎng)基中無(wú)葡萄糖時(shí)才能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，RNA聚合酶與S1的結(jié)合需要半乳糖和CRP。高水平的CRP能抑制galP2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(shí)，轉(zhuǎn)錄從S1開始，當(dāng)無(wú)CRP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從S2開始。葡萄糖存在時(shí)若無(wú)Gal，GalR可結(jié)合在galOE和OI上，并相互作用形成環(huán)，從S1、S2的轉(zhuǎn)錄都被阻遏。當(dāng)gal存在時(shí)，GalR的阻遏解除，但由于葡萄糖的存在，P1不能啟動(dòng)而只有P2低水平啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。無(wú)葡萄糖存在；若存在gal，gal的阻遏解除，依賴于CRP的P1高水平表達(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)合物形成開鏈構(gòu)象，從而起始基因轉(zhuǎn)錄。同時(shí)，由于S2在S1的上游且核苷酸部分重疊，S2與CAP位點(diǎn)靠近，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)合物的形成，抑制了S2起始的轉(zhuǎn)錄。雙啟動(dòng)子的實(shí)驗(yàn)證據(jù)一類細(xì)菌突變株能在無(wú)葡萄糖的培養(yǎng)基中高水平合成半乳糖代謝酶類（gal結(jié)構(gòu)基因高效表達(dá)，由galP1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，培養(yǎng)基中如無(wú)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galP2起始轉(zhuǎn)錄）。

gal操縱子雙轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的作用半乳糖不僅可以作為唯一碳源供細(xì)胞生長(zhǎng)，而且與之相關(guān)的UDPGal是E.coli細(xì)胞壁合成的前體。在無(wú)外源Gal時(shí)，UDPGal是通過(guò)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)胞必須一直能夠合成差向異構(gòu)酶才能正常生活。

現(xiàn)在設(shè)想只有g(shù)alP1一個(gè)啟動(dòng)子，那么由于這個(gè)啟動(dòng)子的活性依賴于cAMP-CRP，當(dāng)培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時(shí)就不能合成異構(gòu)酶。假如唯一的啟動(dòng)子是galP2，那么，即使在葡萄糖存在的情況下，半乳糖也將使操縱子處于充分誘導(dǎo)狀態(tài)，這無(wú)疑是一種浪費(fèi)。無(wú)論從必要性或經(jīng)濟(jì)性考慮，都需要一個(gè)不依賴于cAMP-CAP的啟動(dòng)子（galP2）進(jìn)行本底水平的永久型合成，以及一個(gè)依賴于cAMP-CRP的啟動(dòng)子（galP1)對(duì)高水平合成進(jìn)行調(diào)節(jié)。阿拉伯糖操縱子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)阿拉伯糖是另一個(gè)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要3個(gè)基因：araB、araA和araD，分別編碼3個(gè)酶：araB基因編碼核酮糖激酶(ribulokinase)，araA編碼L-阿拉伯糖異構(gòu)酶(L-arabinoseisomerase)，araD編碼L-核酮糖-5-磷酸-4-差向異構(gòu)酶(L-ribulose-5phosphate-4-epimerase)。另外還有兩個(gè)遠(yuǎn)離此基因簇的基因araE和araF，負(fù)責(zé)將阿拉伯糖運(yùn)入細(xì)胞。5.2阿拉伯糖操縱子(arabinoseoperon)與araBAD相鄰的是一個(gè)復(fù)合的啟動(dòng)子區(qū)域、兩個(gè)操縱區(qū)和一個(gè)調(diào)節(jié)基因araC，這個(gè)AraC蛋白同時(shí)顯示正、負(fù)調(diào)節(jié)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)行的。

AraC蛋白的正、負(fù)調(diào)節(jié)作用araBADmRNA的合成需要一個(gè)有功能的AraC蛋白，這個(gè)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(shí)，起始轉(zhuǎn)錄還需要cAMP-CRP的共同參與。AraC蛋白作為PBAD活性正、負(fù)調(diào)節(jié)因子的雙重功能是通過(guò)該蛋白的兩種異構(gòu)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Pr是起阻遏作用的形式，可以與現(xiàn)在尚未鑒定的類操縱區(qū)位點(diǎn)相結(jié)合，而Pi是起誘導(dǎo)作用的形式，它通過(guò)與PBAD啟動(dòng)子結(jié)合進(jìn)行調(diào)節(jié)。在沒有阿拉伯糖時(shí)，Pr形式占優(yōu)勢(shì)；一旦有阿拉伯糖存在，它就能夠與AraC蛋白結(jié)合，使平衡趨向于Pi形式。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離開它的結(jié)合位點(diǎn)，然后，產(chǎn)生大量的Pi，并與啟動(dòng)子結(jié)合。葡萄糖與阿拉伯糖對(duì)ara操縱子活性的影響培養(yǎng)基中含有葡萄糖，沒有阿拉伯糖。因?yàn)榕囵B(yǎng)基中含有葡萄糖，所以cAMP-CAP沒有與操縱區(qū)位點(diǎn)相結(jié)合，AraC蛋白處于Pr形式并與A位點(diǎn)結(jié)合，RNA聚合酶很少再與Pc結(jié)合，araC