去阻遏（derepression）:一类特定的小分子物 质与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白失活，从 DNA脱落下来的作用。
辅阻遏:一类特定的小分子物质与阻遏蛋白 结合，使阻遏蛋白活化，抑制转录。
⑴ 可诱导的操纵子
如E.coli lac ，当阻遏蛋白与操纵基因结合时， 则抑制转录。有乳糖或乳糖类似物(IPTG)存在 时，阻遏蛋白与乳糖结合而变构，变构的阻遏 蛋白不能与操纵基因结合，引起结构基因转录 。
乳糖操纵子结构基因转录需具备两个条件： ①阻遏蛋白与操纵基因解离 ②CAP与CAP结合位点结合
阻遏蛋白的负性调节
阻遏基因
DNA
I
pPol O Z Y A
mRNA
阻遏蛋白
没有乳糖存在时
DNA
I
mRNA
阻遏蛋白
pPol O Z Y A
启动转录
mRNA
β-半乳糖苷酶
半乳糖
乳糖
有乳糖存在时
CAP的正性调节
在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活， 基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因 。
可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称 为诱导（ induction ）。
如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基 因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物降低的 过程称为阻遏（ repression ）。
（三）协调表达
DNA
+ + + + 转录 CAP P O Z Y A
无葡萄糖，cAMP浓度高时
CAP CAP CAP CAP
CAP
有葡萄糖，cAMP浓度低时
※当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能 发挥作用；
※ 如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序 列结合，操纵子仍无转录活性。
单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有 葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时 , 细菌首先利用葡 萄糖。
是一个受翻译控制的转录终止子结构。是 一段能减弱转录作用的序列。由于翻译作用的 影响，衰减子下游的基因或者继续被转录，或 者在衰减子处实现转录的终止。
（二）原核基因转录的调节机制
通过负调控因子和正调控因子所进行的复 合调控。阻遏蛋白与操纵基因结合，防碍 RNApol与P结合形成开放性启动子复合物，阻 止基因转录；当阻遏蛋白与操纵基因解离时， RNA聚合酶与启动子结合，起始基因转录。
⑵ 可阻遏的操纵子
如E.coli Trp，无色氨酸时，阻遏蛋白不 能与操纵基因结合，RNApol与启动子结合启 动基因转录。有色氨酸时，阻遏蛋白与色氨 酸形成复合物后与操纵基因结合，阻止 RNApol与启动子结合而抑制转录。
4.正调控蛋白及其结合位点
正调控蛋白：
一类与DNA结合后，促进基因转录的调控 蛋白。它主要通过改变启动子的起始效率而控 制基因的转录。
L基因的3′端有一个衰减子序列。前导序列转 录的mRNA具有如下特性及功能：
1）内含4段特殊的短序列
2）序列①是一个开放阅读框：转录后立即翻译成 14氨基酸的短肽称作前导肽，前导肽第10，11位 是两个连续的色氨酸。
转录衰减机制:
新生肽链
mRNA
5’
DNA
核糖体
1
2
trp 密码子
衰减子结构 (attenuator)
（五）翻译后水平的调控
蛋白质合成后，使蛋白质活化并发挥生物学功能 的调节过程称为翻译后水平的调控。
第二节 原核基因表达调控
一、转录水平的调控
（一）影响原核基因转录的因素
（顺式元件和调控蛋白）
1、启动子
启动子是DNA链上能与RNApol结合并能有 效起始RNA转录的DNA序列。它是基因表达不 可缺少的调控序列，没有启动子，基因就不能 转录。
操纵序列 ——阻遏蛋白的结合位点
当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍 RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA 聚合 酶不能沿DNA向前移动 ，阻碍转录。
启动po序l 列 操阻纵遏序蛋白列 编码序列
⑵乳糖操纵子的转录调控机制
通过负调控因子和正调控因子所进行的复合 调控。阻遏蛋白与操纵基因结合，防碍RNApol与 P结合形成开放性启动子复合物，阻止基因转录； CAP与CAP结合位点结合促进RNApol与P结合， 引起有效转录。
7、转录终止子与因子
⑴转录终止子(teminater)
①定义：指基因的3′末端或者操纵子的3′ 的一段具有终止转录功能的核苷酸序列。
②分类：依赖因子的转录终止子 不依赖因子的转录终止子
③序列特征
相同点：终止点之前有一段回文结构，两重复序 列之间有间隔序列，终止子被转录出来的RNA可 形成发夹结构。
5.增强子与激活蛋白
大肠杆菌氮代谢基因激活蛋白（nitrogen metabolism gene activator protein,ntrC）
ntrB激酶
ntrC
ntrB磷酸酶
ntrCp
6、倒位蛋白(inversion protein)
是一种位点特异性的重组酶。可使DNA的某 一段序列发生倒位。倒位蛋白可使启动子的方向 发生倒位，而控制基因转录。
1、乳糖操纵子调控的机制
⑴乳糖操纵子的结构：Z、Y、A三个结构基因 ，逆流而上依次为：操纵基因(O)、启动子(P)、 CAP结合位点和调节基因，O与P有一定程度重 叠。
乳糖操纵子的结构
调控区
结构基因
DNA
P OZ YA
操纵序列 启动序列 CAP结合位点
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
（三）转录后水平的调控
指转录起始后对转录产物进行的一系列修饰、 加工过程。包括转录提前终止、mRNA前体的加 工、剪接、RNA编辑等。对某些基因来说，转录 后水平的调控在决定细胞的表型多样化和蛋白质 结构与功能上也是十分关键的。
（四）翻译水平的调控
通过特异的蛋白质阻断某些mRNA翻译起始， 是一种特异性调节。翻译的起始调控是翻译水平 调控的主要阶段。
基因表达调控机制
2020年4月27日星期一
第一节 概 述
本节介绍4方面内容:
一、基因表达的概念 二、基因表达的特性 三、基因表达的方式 四、基因表达的多级调控
一 、基因表达的概念
* 基因表达（gene expresion）
基因经过转录、翻译，产生具有特异生物 学功能的蛋白质分子的过程。对某些基因而 言,基因的表达只有转录的过程。
（一）DNA水平的调控
包括基因扩增（拷贝数增多）、基因重排、基因 结构的活化等。
DNA必须部分暴露才能使RNApol有效的结合， 转录起始前基因必须进入活性状态才能起始转录 。
（二）转录水平的调控
转录水平的调控是基因表达调控中最重要的环节 ，转录的起始是基本的控制点。这是因为：①在所 有生物合成途径中，第一步反应通常是最有效的调 节环节，控制反应途径的第一步反应通常可减少不 必要的生物合成，节约原料，合理用能；②在功能 方面相互依赖的数个蛋白质编码基因串联为复合基 因（如Lac操纵子），此时通过转录起始阶段调节 这些基因产物的表达是最有效的。
（一） 组成性表达
某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续 表达, 通常被称为管家基因。
( housekeeping gene )
无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素 影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎 全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他 基因，这类基因表达被视为组成性表达。
（二） 诱导和阻遏表达
葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏 （catabolic repression）。
2、色氨酸操纵子的调控机制
⑴色氨酸操纵子的结构
⑵色氨酸操纵子的调控机制 ①阻遏蛋白的调控作用
调节区 I PO
结构基因
前导肽 衰减子
trp 低时
mRNA
trp 高时 trp
色氨酸 操纵子
②衰减子பைடு நூலகம்调控作用
⑴ 启动子决定转录的方向及模板链
-35 5′ TTGACA 3′ AACTGT
-10 TATATT ATATAA
+1 AGGTCCACG 3′ TCCAGGTGC 5′
AGGUCCACG
⑵ 启动子决定转录的效率
2、因子
⑴ 因子控制RNApol与DNA结合 因子的作用是确保RNApol与特异的 启动子而不是与其他位点结合
2、隐蔽SD序列对翻译的影响
如SD序列处于mRNA的二级结构中，核糖体 不能与之结合，只有打破这种结构，核糖体才能 结合。
（二）mRNA寿命对翻译的的调控作用
不同的mRNA有不同的降解速度
1、降解mRNA的外切酶主要是3′外切核酸酶
回文序列下游A/U序列的作用：dA和rU之间氢 键力和碱基堆积力很弱，造成RNA和DNA杂交 部分很容易拆开，三元复合物解体，RNApol与 RNA解离，转录终止。
⑵ 因子
因子具有两种活性：①促进转录 终止；②具有NTP酶活性，后一种 活性是实现前一种活性必不可少 的。
ATP
8、衰减子(attenuator)
在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无 论其为何种表达方式，均需协调一致、相互配合 、共同表达，即为协调表达 （coordinate expression ）
这种调节称为协调调节 （coordinate regulation）
四、基因表达的多级调控
基因 激活
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译 翻译后加工修饰 蛋白质降解等
乳糖操纵子的结构
调控区
结构基因
DNA
P OZ YA
操纵序列 启动序列 CAP结合位点
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
分解代谢基因激活蛋白（catabolite gene activator protein,CAP）