基因的表達(dá)與調(diào)控

基因的表達(dá)與調(diào)控原核基因表達(dá)調(diào)控真核基因表達(dá)調(diào)控

原核基因表達(dá)調(diào)控組成變化組成型合成蛋白質(zhì)(constitutive)合成速率不受環(huán)境變化或代謝狀態(tài)的影響：如DNA聚合酶、RNA聚合酶等都是代謝過(guò)程中十分必需的酶或蛋白質(zhì)，其適應(yīng)型或調(diào)節(jié)型合成蛋白質(zhì)(adaptiveorregulated)合成速率明顯地受環(huán)境的影響而改變真核與原核生物轉(zhuǎn)錄及翻譯調(diào)控的總體特征比較轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)錄后水平mRNA加工成熟翻譯水平細(xì)菌中轉(zhuǎn)錄調(diào)控體系正控阻遏系統(tǒng)正控誘導(dǎo)系統(tǒng)負(fù)控阻遏系統(tǒng)負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)阻遏蛋白

負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)激活蛋白阻遏蛋白與效應(yīng)物結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。阻遏蛋白不與效應(yīng)物(誘導(dǎo)物)結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄；

效應(yīng)物分子(誘導(dǎo)物)的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)

效應(yīng)物分子的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)大腸桿菌中的σ因子4個(gè)結(jié)構(gòu)域σ因子都含有4個(gè)保守區(qū)σ因子編碼基因主要功能σ70σ54σ38σ32σ28σ24rpoDrpoNrpoHrpoSropFrpoE參與對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期和大多數(shù)碳代謝過(guò)程基因的調(diào)控參與多數(shù)氮源利用基因的調(diào)控分裂間期特異基因的表達(dá)調(diào)控?zé)嵝菘嘶虻谋磉_(dá)調(diào)控鞭毛襠化相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控過(guò)度熱休克基因的表達(dá)調(diào)控特殊代謝物調(diào)節(jié)可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來(lái)關(guān)閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即在某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下使基因活化。可阻遏調(diào)節(jié)基因平時(shí)都是開(kāi)啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過(guò)程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關(guān)閉，阻遏了基因的表達(dá)。比如大腸桿菌生活中必須有色氨酸，一般情況下，該操縱子是開(kāi)啟的。如果在細(xì)菌培養(yǎng)基中加人色氨酸，使之能利用培養(yǎng)基中的色氨酸來(lái)維持生活而不需要再費(fèi)力去合成，細(xì)菌往往能在2—3min內(nèi)完全關(guān)閉該操縱子。大腸桿菌在含有葡萄糖的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)良好，在只含乳糖的培養(yǎng)基中開(kāi)始時(shí)生長(zhǎng)不好，直到合成了利用乳糖的一系列酶，具備了利用乳糖作為碳源的能力才開(kāi)始生長(zhǎng)。弱化子對(duì)基因活性的影響屬于這種調(diào)節(jié)方式的有大腸桿菌中的色氨酸操縱子、苯丙氨酸操縱子、蘇氨酸操縱子、異亮氨酸操縱子和纈氨酸操縱子以及沙門(mén)氏菌的組氨酸操縱子和亮氨酸操縱子、嘧啶合成操縱子等等。在這種調(diào)節(jié)方式中，起信號(hào)作用的是有特殊負(fù)載的氨酰—tRNA的濃度，在色氨酸操縱子中就是色氨?！猼RNA的濃度。當(dāng)操縱子被阻遏，RNA合成被終止時(shí)，起終止轉(zhuǎn)錄信號(hào)作用的那一段核苷酸被稱為弱化子。降解物對(duì)基因活性的調(diào)節(jié)細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)乳糖操縱子與負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)乳糖操縱子與負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)法國(guó)巴斯德研究所著名科學(xué)家Jacob和Monod在1961年首先提出負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)阻遏蛋白不與效應(yīng)物(誘導(dǎo)物)結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄；

lac操縱子大腸桿菌乳糖操縱子3個(gè)結(jié)構(gòu)基因：Z、Y和A，以及啟動(dòng)子、控制子和阻遏子Z編碼β—半乳糖苷酶；Y編碼β—半乳糖苷透過(guò)酶；A編碼β—半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶β—半乳糖苷鍵的專一性酶，除能將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖外，還能水解其他β—半乳糖苷(如苯基半乳糖苷)。使外界的β—半乳糖苷(如乳糖)透過(guò)大腸桿菌細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)把乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)移到β—半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖酶的誘導(dǎo)—lac體系受調(diào)控的證據(jù)乳糖確實(shí)能激發(fā)lac

mRNA的合成安慰性誘導(dǎo)物同位素示蹤實(shí)驗(yàn)lac體系的“開(kāi)—關(guān)”特性加入乳糖以后，1min內(nèi)出現(xiàn)如lac

mRNA，稍后即產(chǎn)生β—半糖苷酶和透過(guò)酶。當(dāng)移去乳糖之后；lacmRNA總量立即下降，兩種酶活，性卻由于蛋白質(zhì)半衰期較長(zhǎng)而在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)維持恒定安慰性誘導(dǎo)物實(shí)驗(yàn)室里常常使用兩種含硫的乳糖類似物—異丙基巰基半乳糖苷(IPTG)巰甲基半乳糖苷(TMG)在酶活性分析中常用，發(fā)色底物O—硝基半乳糖苷(ONPG)操縱子模型及其影響因子操縱子模型Jacob和Monod(1)Z、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順?lè)从诘膍RNA分子所編碼(2)該mRNA分子的啟動(dòng)區(qū)(P)位于阻遏基因(I)與操縱區(qū)(O)之間，不能單獨(dú)起始β—半乳糖苷酶和透過(guò)酶基因的高效表達(dá)(3)操縱區(qū)是DNA上的一小段序列(僅為26bp)，是阻遏物的結(jié)合位點(diǎn)(4)當(dāng)阻遏物與操縱區(qū)相結(jié)合時(shí)，lacmRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制；(5)誘導(dǎo)物通過(guò)與阻遏物結(jié)合，改變它的三維構(gòu)象，使之不能與操縱區(qū)相結(jié)合，從而激發(fā)lacmRNA的合成。有誘導(dǎo)物存在時(shí)，操縱區(qū)沒(méi)有被阻祖遏物占據(jù)，所以啟動(dòng)子能夠順利起始mRNA的轉(zhuǎn)錄負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)1．lac操縱子的本底水平表達(dá)2．大腸桿菌對(duì)乳糖的反應(yīng)3．阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能4．葡萄糖對(duì)lac操縱于的影響5．cAMP與代謝物激活蛋白lac操縱子的本底水平表達(dá)在非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量的lac

mRNA合成(大約每個(gè)世代中有1-5個(gè)mRNA分子)，這種合成被稱之為本底水平的組成型合成(baekgoundlevelconstitutivesynthesis)。由于阻遏物的結(jié)合并不是絕對(duì)緊密的，即使在它與操縱基因緊密結(jié)合時(shí)，也會(huì)偶爾掉下來(lái)；這時(shí)啟動(dòng)子的障礙被解除，RNA聚合酶開(kāi)始轉(zhuǎn)錄大腸桿菌對(duì)乳糖的反應(yīng)阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能現(xiàn)已查明，如操縱子阻遏物mRNA是由弱啟動(dòng)子控制下組成型合成的，該阻遏蛋白有4個(gè)相同的亞基，每個(gè)亞基均含有347個(gè)氨基酸殘基，并能與1分子IPTG結(jié)合。未經(jīng)分級(jí)分離的細(xì)胞提取物的結(jié)合能力大約為每細(xì)胞結(jié)合20-40個(gè)IPTG分子，因此推測(cè)每個(gè)細(xì)胞中有5-10個(gè)阻遏物分子。觀察發(fā)現(xiàn)在I-突變株細(xì)胞提取物中缺少阻遏物，從而證明與IPTG結(jié)合的物質(zhì)確實(shí)是蛋白質(zhì)。當(dāng)I基因由弱啟動(dòng)子突變成強(qiáng)啟動(dòng)子，細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來(lái)克服阻遏狀態(tài)，整個(gè)lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)。葡萄糖對(duì)lac操縱于的影響β—半乳糖苷酶在乳糖代謝中的作用是把前者分解成葡萄糖及半乳糖(半乳糖將在gal操縱子的作用下再轉(zhuǎn)化成葡萄糖)。如果將葡萄糖和乳糖同時(shí)加入培養(yǎng)基中，大腸桿菌在耗盡外源葡萄糖之前不會(huì)誘發(fā)lac操縱子。葡萄糖對(duì)lac操縱子表達(dá)的抑制是間接的。有一個(gè)大腸桿菌突變體，它在糖酵解途徑中不能將葡萄糖—6—磷酸轉(zhuǎn)化為下一步代謝中間物，這些細(xì)菌的lac基因能在葡萄糖存在時(shí)被誘導(dǎo)合成。所以，我們說(shuō)不是葡萄糖而是它的某些降解產(chǎn)物抑制lac

mRNA的合成，科學(xué)上把葡萄糖的這種效應(yīng)稱之為代謝物阻遏效應(yīng)(cataboliterepression)。cAMP與代謝物激活蛋白廣泛存在于動(dòng)、植物組織中的cAMP是在腺苷酸環(huán)化酶的作用下由ATP轉(zhuǎn)變而來(lái)的，在真核生物的激素調(diào)節(jié)過(guò)程中起著重要作用。在大腸桿菌中，cAMP的濃度受到葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)。缺乏碳源→cAMP↑葡萄糖→cAMP↓如果培養(yǎng)基中只有甘油或乳糖等不進(jìn)行糖酵解途徑的碳源，cAMP的濃度也會(huì)很高，因此推測(cè)糖酵解途徑中位于葡萄糖—6—磷酸與甘油之間的某些代謝產(chǎn)物是腺苷酸環(huán)化酶活性的抑制劑。cAMP—CRP復(fù)合物cAMP—CRP復(fù)合物是激活lac的重要組成部分，細(xì)菌對(duì)于此復(fù)合物的需要是獨(dú)立的，與阻遏體系無(wú)關(guān)，轉(zhuǎn)錄必須有cAMP—CRP復(fù)合物結(jié)合在DNA的啟動(dòng)子區(qū)域上。cAMP—CRP是一個(gè)不同于阻遏物的正調(diào)控因子，而lac操縱子的功能是在這兩個(gè)相互獨(dú)立的調(diào)控體系作用下實(shí)現(xiàn)的。CRP—cAMP結(jié)合位點(diǎn)存在序列特異性

cAMP—CRPcAMP—CRP復(fù)合物與啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合是lac

mRNA合成起始所必需的，因?yàn)檫@個(gè)復(fù)合物結(jié)合于啟動(dòng)子上游，能使DNA雙螺旋發(fā)生彎曲，有利于形成穩(wěn)定的開(kāi)放型啟動(dòng)子—RNA聚合酶結(jié)構(gòu)阻遏物則是一個(gè)抗解鏈蛋白(antimehin

gprotein)，阻止形成開(kāi)放結(jié)構(gòu)，從而抑制RNA聚合酶的功能。lac操縱子DNA的調(diào)控區(qū)域—P、O區(qū)已經(jīng)分離得到含有l(wèi)ac操縱子的DNA片段，發(fā)現(xiàn)P區(qū)(即啟動(dòng)子區(qū))一般是從I基因結(jié)束到mRNA轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)下游5—10bp，而O區(qū)(即阻遏物結(jié)合區(qū))位于-7~+28位，該區(qū)的堿基序列有對(duì)稱性，其對(duì)稱軸在+11位堿基對(duì)。分別列舉了gal，araH，trp，trpR和lac五個(gè)操縱子中P區(qū)及O區(qū)的相對(duì)位置。實(shí)驗(yàn)表明，阻遏物與O區(qū)的結(jié)合影響了RNA聚合酶與啟動(dòng)區(qū)結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的效率。分解物基因激活蛋白(catobolitegeneactivationprotein，CAP)cAMP受體蛋白(cAMPreceptorprotiein．CRP)色氨酸操縱子與負(fù)控阻遏系統(tǒng)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O和P亞基。trpE和trpG融合成一個(gè)功能基因trpC和trpB也融合成一個(gè)基因pabA，pabB基因分別編碼ADC聚合酶的兩個(gè)亞基pabC基因編碼ADC裂解酶ubiC基因編碼分枝酸裂解酶entC基因編碼異構(gòu)分枝酸聚合酶

trp操縱子的阻遏系統(tǒng)trp操縱子結(jié)構(gòu)弱化作用阻遏作用阻遏—操縱機(jī)制對(duì)色氨酸來(lái)說(shuō)只是一個(gè)一級(jí)開(kāi)關(guān)，主管轉(zhuǎn)錄是否啟動(dòng)，相當(dāng)于trp操縱子的粗調(diào)開(kāi)關(guān)。弱化作用通過(guò)轉(zhuǎn)錄達(dá)到第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因之前的過(guò)早終止來(lái)實(shí)現(xiàn)的典型的終止子特點(diǎn)前導(dǎo)肽衰減作用需要負(fù)載tRNATrp參與，這意味著前導(dǎo)序列的某些部分被翻譯了。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；如果翻譯起始于AUG，應(yīng)該產(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(還未實(shí)際觀察到)被稱為前導(dǎo)肽。有證據(jù)表明事實(shí)上可能存在這個(gè)多肽，因?yàn)樵谠揂UG位點(diǎn)5'上游端有一個(gè)核糖體結(jié)合位點(diǎn)，而前導(dǎo)肽編碼區(qū)與trpE基因5'端融合可產(chǎn)生一種融合蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)具有與前導(dǎo)肽同樣的N末端序列。前導(dǎo)序列具有一個(gè)非常有意義的特點(diǎn)，在其第10和第11位上有相鄰的兩個(gè)色氨酸密碼子。mRNA前導(dǎo)區(qū)的序列轉(zhuǎn)錄的弱化理論認(rèn)為mRNA轉(zhuǎn)錄的終止是通過(guò)前導(dǎo)肽基因的翻譯來(lái)調(diào)節(jié)的。因?yàn)樵谇皩?dǎo)肽基因中有兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子，所以這個(gè)前導(dǎo)肽的翻譯必定對(duì)tRNATM的濃度敏感。當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸的濃度很低時(shí)，負(fù)載有色氨酸的tRNATrp也就少，這樣翻譯通過(guò)兩個(gè)相鄰色氨酸密碼子的速度就會(huì)很慢，當(dāng)4區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時(shí)，核糖體才進(jìn)行到1區(qū)(或停留在兩個(gè)相鄰的Trp密碼子處)，這時(shí)的前導(dǎo)區(qū)結(jié)構(gòu)是2—3配對(duì)，不形成3—4配對(duì)的終止結(jié)構(gòu)，所以轉(zhuǎn)錄可繼續(xù)進(jìn)行，直到將trp操縱子中的結(jié)構(gòu)基因全部轉(zhuǎn)錄。而當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸濃度高時(shí)，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，核糖體就到達(dá)2區(qū)，這樣使2—3不能配對(duì)，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，trp操縱子中的結(jié)構(gòu)基因被關(guān)閉而不再合成色氨酸其他操縱子gal—半乳糖操縱子3個(gè)酶的作用是使半乳糖變成葡萄糖—1—磷酸。異構(gòu)酶(UDP-galaetose-4-epimerase，galE)半乳糖—磷酸尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)移酶(galaetoal-transferase，galK)半乳糖激酶(galaetose

kinase，galK)半乳糖操縱子的調(diào)節(jié)基因是galR

當(dāng)有cAMP—CRP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從S1開(kāi)始當(dāng)無(wú)cAMP—CRP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從S2開(kāi)始?，F(xiàn)在設(shè)想只有S1一個(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。假如惟一的啟動(dòng)于是S2，那么，即使在有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)。所以，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—CRP的啟動(dòng)子(S2)進(jìn)行本底水平的組成型合成，以及一個(gè)依賴于cAMP—CRP的啟動(dòng)子(S1)對(duì)高水平合成進(jìn)行調(diào)節(jié)。這就是說(shuō)，只有在S2活性完全被cAMP—CRP抑制時(shí)，調(diào)控作用才是有效的。ara—阿拉伯糖操縱子在大腸桿菌中阿拉伯糖的降解需要3個(gè)基因：araB、araA和araD，形成一個(gè)基因簇，簡(jiǎn)寫(xiě)為araBADara操縱子表達(dá)調(diào)控(b)當(dāng)體系中葡萄糖水平較高，阿拉伯糖水平較低時(shí)，AraC蛋白與操縱區(qū)O2以及araIC誘導(dǎo)因子結(jié)合區(qū)上半?yún)^(qū)相結(jié)合，形成DNA回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，araBAD基因不表達(dá)；

(a)當(dāng)細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有AraC蛋白時(shí)，由Pc啟動(dòng)于起始araC基因轉(zhuǎn)錄；(c)當(dāng)體系中有阿拉伯糖但無(wú)葡萄糖存在時(shí)，AraC與阿拉伯糖相結(jié)合，改變構(gòu)象成為激活蛋白，AraC同源體分別與araO1和aral區(qū)相結(jié)合，DNA回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)被破壞。RNA聚合酶在AraC蛋白和CRP—cAMP的共同作用下起始PBAD所調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因表達(dá)。營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)ara操縱子活性的影響

培養(yǎng)基含有葡萄糖，cAMP—CRP沒(méi)有與操縱區(qū)位點(diǎn)相結(jié)合，AraC蛋白處于Pr形式并與操縱區(qū)A位點(diǎn)結(jié)合，RNA聚合酶不能與Pc結(jié)合araC基因雖然仍有轉(zhuǎn)錄，但受到抑制，只有少量AraC蛋白形成，整個(gè)系統(tǒng)幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)。它雖然不是完全關(guān)閉，但是盡可能地關(guān)閉了。沒(méi)有葡萄糖，也沒(méi)有阿拉伯糖，因?yàn)闆](méi)有誘導(dǎo)物，盡管有cAMP—CRP與操縱區(qū)位點(diǎn)相結(jié)合，AraC蛋白仍以Pr形式為主，無(wú)法與操縱區(qū)B位點(diǎn)相結(jié)合，無(wú)araBADmRNA轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白LexA的降解與細(xì)菌中的SOS應(yīng)答參與SOSDNA修復(fù)系統(tǒng)的許多基因雖然分散在染色體的各個(gè)部位，但都同時(shí)受LexA阻遏蛋白的抑制，平時(shí)表達(dá)水平很低。SOS體系的誘導(dǎo)表達(dá)過(guò)程其實(shí)就是把IexA阻遏蛋白從這些基因的上游調(diào)控區(qū)移開(kāi)的過(guò)程。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signa

ltransduction)最簡(jiǎn)單的細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng)稱為二組分系統(tǒng)(two—componentsystems)，位于細(xì)胞質(zhì)膜上的傳感蛋白(sensorprotein)，因該蛋白質(zhì)具有激酶活性，所以又稱傳感激酶位于細(xì)胞質(zhì)中的應(yīng)答調(diào)節(jié)蛋白(responseregulatorprotein)。傳感激酶常在與膜外環(huán)境的信號(hào)反應(yīng)過(guò)程中被磷酸化，再將其磷酰基團(tuán)轉(zhuǎn)移到應(yīng)答調(diào)節(jié)蛋白上，磷酸化的應(yīng)答調(diào)節(jié)蛋白即成為阻遏或誘導(dǎo)蛋白，通過(guò)對(duì)操縱子的阻遏或激活作用調(diào)控下游基因表達(dá)多啟動(dòng)子調(diào)控的操縱子rRNA操縱子核糖體蛋白SI操縱子

DnaQ蛋白操縱子固氮基因調(diào)控生物固氮地球上的動(dòng)植物共含氮約1.5×1010T，每年通過(guò)硝化細(xì)菌以氣態(tài)氮的形式釋放到大氣中的氮就有2×108~5×108T全世界氮肥廠每年生產(chǎn)的化肥僅含氮約108TN2?1kg/cm2=10T/m210*(6378.1*103)3*4/3*3.14*78%=8*1021T根瘤的產(chǎn)生根瘤菌在豆科植物根際的生長(zhǎng)以及與寄主植物根毛幼嫩部位的接觸是感染發(fā)生的第一步根瘤菌能產(chǎn)生一定量的寡聚糖來(lái)刺激植物凝血素的分泌，由基因型所決定的根瘤菌寄主范圍，可能受到植物基因組的影響，因?yàn)樘囟ǖ闹参锬刂荒茏R(shí)別特定的細(xì)菌表面受體。固氮酶鐵鉬蛋白(FeMo—protein)nifD→

2×α亞基nifK

→2×β亞基鐵蛋白(Fe—protein)nifH

→2×亞基固氮酶鐵鉬輔基(FeMoCo)1molMo:6molFe:8molS

與固氮有關(guān)的基因及其調(diào)控形成固氮根瘤有關(guān)的許多基因都位于染色體外的大質(zhì)粒上根瘤菌的突變體不能使植物形成根瘤(nod-)不能使植物固氮(fix-)根瘤菌的寄主范圍也是由質(zhì)粒決定的nifA基因nifA基因控制了整個(gè)固氮酶系統(tǒng)的表達(dá)和活性轉(zhuǎn)錄后調(diào)控轉(zhuǎn)錄生成mRNA以后，再在翻譯或翻譯后水平進(jìn)行“微調(diào)”，是對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的補(bǔ)充，它使基因表達(dá)的調(diào)控更加適應(yīng)生物本身的需求和外界條件的變化。翻譯起始的調(diào)控遺傳信息翻譯成多肽鏈起始于mRNA上的核糖體結(jié)合位點(diǎn)(RBS)。所謂RBS，是指起始密子AUG上游的一段非翻譯區(qū)。在RBS中有SD(Shine—Dalgarno)序列，長(zhǎng)度一般為5個(gè)核苷酸，富含G、A，該序列與核糖體16SrRNA的3‘端互補(bǔ)配對(duì)，促使核糖體結(jié)合到mRNA上，有利于翻譯的起始。RBS的結(jié)合強(qiáng)度取決于SD序列的結(jié)構(gòu)及其與起始密碼AUG之間的距離。SD與AUG之間相距一般以4~10個(gè)核苷酸為佳，9個(gè)核苷酸最佳。mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)也是翻譯起始調(diào)控的重要因素。因?yàn)楹颂求w的30S亞基必須與mRNA結(jié)合，要求mRNA5'端有一定的空間結(jié)構(gòu)。SD序列的微小變化，往往會(huì)導(dǎo)致表達(dá)效率上百倍甚至上千倍的差異，這是由于核苷酸的變化改變了形成mRNA5'端二級(jí)結(jié)構(gòu)的自由能，影響了核糖體30S亞基與mRNA的結(jié)合，從而造成了蛋白質(zhì)合成效率上的差異稀有密碼子對(duì)翻譯的影響由于細(xì)胞內(nèi)對(duì)應(yīng)于稀有密碼于的tRNA較少，高頻率使用這些密碼于的基因翻譯過(guò)程容易受阻，影響了蛋白質(zhì)合成的總量。重疊基因?qū)Ψg的影響偶聯(lián)翻譯可能是保證兩個(gè)基因產(chǎn)物在數(shù)量上相等的重要手段。trpE——蘇氨酸——苯丙氨酸——終止

ACU——UUC——UGA——UGG——CU