第二个例子：
不同的 因子 指导RNA聚合酶结合不同的启动子
不同的 因子结合相同的RNA聚合酶 赋予每个RNA聚合酶不同的启动子特异性
70因子是正常生长条件下大肠杆菌 最常见的 因子
很多细菌产生不同的σ 因子 以满足正常或极端条件下转录调控的需求
热休克
温度高于37℃ 时大约17 种蛋白质 会在大肠杆菌内表达
抑制子作用的几种方式
阻碍RNA聚合酶和启动子的结合 抑制闭合式到开放式复合物的转变
抑制启动子逃离
远程激活和DNA环化
调控蛋白可以结合在离启动 子区较远的位点并发挥作用
蛋白质-蛋白质相互作用 和DNA环化
DNA-弯曲蛋白协助 相距较远的DNA结 合蛋白间的相互作用
抗终止作用和其他调控: 并非所有基因调控都以转录起始为靶点
其他调控点
转录的延伸和终止 核糖体蛋白基因的翻译
由RNA进行的转录和翻译调控
衰减作用/核糖开关 小干扰 RNA
分子生物学
刘青珍 武汉大学生命科学学院
第16章 原核生物的基因调控
本章内容
1. 本章概要 2. 转录调控的原理 3. 转录起始的调控：细菌中的实例 4. 实例 - λ 噬菌体的调控
3. 转录起始的调控：细菌中的实例
增加转录水平 招募调控
抑制子结合与聚合酶结合区重叠的位点 阻止聚合酶结合启动子 抑制基因转录
操作子 – 抑制子在DNA 上的结合位点
a. 没有调控蛋白 ➢ 低水平组成型
b. 抑制子结合操作子 ➢ 或抑制子通过异构调控 调控转录起始中
RNA聚合酶结合后的步骤
194 bp
CAP site
DNA looping
阿拉伯糖对araBAD 启动子的诱导数量级非常大 该启动子常被用作表达载体
如果将一个基因与araBAD 启动子融合 该基因的表达非常容易被阿拉伯糖控制
-- 甚至允许表达对细菌有毒性的蛋白 -- 不诱导时不表达
可以有更多信号参与调控 更多检查点
对信号有更快的反应
许多启动子通过 帮助RNA 聚合酶和DNA结合的活化子
或抑制两者结合的抑制子 调控
靶点 - 启动子结合
RNA 聚合酶通常只是微弱地结合在启动子上 （弱：元件缺失或不是最佳序列） 本底水平：组成型低水平表达
活化子有两个结合位点 同时结合DNA 和RNA 聚合酶 增强RNA 聚合酶和启动子的亲和力
第16章 原核生物的基因调控
本章内容
1. 本章概要 2. 转录调控的原理 3. 转录起始的调控：细菌中的实例 4. 实例 - λ 噬菌体的调控
3. 转录起始的调控：细菌中的实例
第四个例子 araBAD 操纵子
AraC 和抗激活作用 对araBAD 操纵子的调控
大肠杆菌araBAD 操纵子的启动子 在有阿拉伯糖而没有葡萄糖的情况下被激活
靶点–从闭合式复合物向开放式复合物的转变
在某些情况下 RNA聚合酶高效地结合到DNA上 但不会自动异构化形成开放式复合物
导致无转录或低水平转录
一些活化子可以与闭合式复合物结合 引起RNA聚合酶或DNA启动子的构象改变
使闭合式复合物转化为开放式复合物 从而促进转录 ---- 异构调控
异构调控
变构调控不仅是基因激活机制 也常是调控蛋白被特异信号调控的方式
表达编码阿拉伯糖代谢需要的酶
与Lac 操纵子不同 两个活化子AraC 和CAP 一起作用
激活araBAD 操纵子的表达
A: 阿拉伯糖结合AraC，AraC 结合araI1& araI2 (在这里 被激活)，激活；若无葡萄糖，CAP结合DNA帮助激活
B: 无阿拉伯糖，AraC 结合araI1 和araO2，DNA环化 & 无AraC 在araI2上（无激活） AraC是否与阿拉伯糖结合 - 构象 -与DNA结合的方式
这些蛋白质被32 通过RNA 聚合酶转录表达 32有其特有的启动子共有序列
噬菌体
很多噬菌体合成它们自己的σ 因子 赋予宿主RNA聚合酶不同的启动子特异性
选择性表达噬菌体基因
B. subtilis SPO1 噬菌体级联表达不同σ 因子 使噬菌体基因按一定顺序表达
分子生物学
刘青珍 武汉大学生命科学学院
分子生物学
刘青珍 武汉大学生命科学学院
第16章 原核生物的基因调控
本章内容
1. 本章概要 2. 转录调控的原理 3. 转录起始的调控：细菌中的实例 4. 实例 - λ 噬菌体的调控
2. 转录调控的原理
基因表达由调控蛋白调控
基因表达常常由胞外信号控制 这些信号由调控蛋白传给基因
➢ 正调控蛋白或活化子 增强基因转录
➢ 负调控蛋白或抑制子 降低或关闭基因转录
调控蛋白是DNA 结合蛋白 识别其调控基因或附近的特异位点
多数活化子和抑制子 在转录起始水平起作用
为什么 ?
调控转录起始可避免浪费能量和资源
比起翻译起始，转录起始更容易调控 （一个启动子 --- 数个mRNA）
转录起始后的所有阶段 同样可以发生调控
为什么?