核苷酸）；加入第二个碱基后，形成第一个磷酸二酯键，直至加 ）；加入第二个碱基后 核苷酸）；加入第二个碱基后，形成第一个磷酸二酯键， 入九个碱基。 入九个碱基。
RNA起始 RNA起始
起始成功后，聚合 起始成功后， 酶释放出σ因子 因子， 酶释放出 因子， 核心酶形成核心酶 DNA形成核心酶-DNA新生RNA链三元 新生RNA链三元 三聚）复合物。 （三聚）复合物。 随着转录泡的移动， 随着转录泡的移动， 不断地解螺旋和再 螺旋（ 螺旋（解螺旋区域 的大小稳定地保持 17bp）， ），RNA 在17bp），RNA 链不断的延长。 链不断的延长。
A model for factor-independent termination of transcription.
依赖ρ的转录终止
不形成强的发夹结构， 不形成强的发夹结构， 必须一种辅助因子即 ρ蛋白来帮助转录终 六聚体蛋白， 止。六聚体蛋白，识 别72bp 序列（特异 序列（ 结构）， ），依赖单链 结构），依赖单链 RNA水解 RNA水解ATP。 水解ATP。
前导序列 Ptrp Otrp
弱化子(162 nt ） 弱化子 结构基因
TrpR
mRNA 7kbRNA
TrpE
TrpE
TrpD
TrpC
TrpB
TrpB
TrpA
TrpD
TrpC
TrpA
被激活色氨 酸阻抑物 色氨酸阻抑物
色氨酸 色氨酸所需的酶
（三）弱化子
弱化子:一段可以导致转录效率降低的mRNA序列, 弱化子:一段可以导致转录效率降低的mRNA序列,该 mRNA序列 位点称为弱化子. 位点称为弱化子.
转录单位
编码链/ +链 模板链/ -链
转录：DNA-RNA 起始-延伸-终止
Figure 8.2
PrCA ···16-18 bp ··· TATAAT ···5-8 bp··· C -35序列 序列 增强转录频率 识别区 -10序列 序列 解旋区 G T A +1 转录起始位点
终止子
Figure 8.6
终止序列的特点： 终止序列的特点：
1）发夹结构(减速) 2）4个或更多的U残基 （脱离）
RNA polymerase consists of multiple subunits
RNA polymerases have four types of subunit; α, β, and β` have rather constant sizes in different bacterial species, but σ varies more widely.
弱化作用导致的调节
基因表达调控的 主要方式
第3章 原核生物转录及其调控
原核生物转录和翻译是偶联的，其mRNA为编码多种蛋白的 多顺反子。原核生物σ 因子协助RNA聚合酶识别启动子基 σ 本元件并由此起始转录 ，并在具有发卡结构的终止子处 （或在ρ因子协助下）结束转录。 σ 因子是基因选择性 转录的调控因子。启动子上游具有能结合转录激活因子如 CRP（CAP）的调控元件从而大幅度地提高转录效率。 操纵子是原核生物调控的主要模式，其中最典型的代表为 乳糖操纵子和色氨酸操纵子。除了调控蛋白与操纵元件结 合阻止RNA聚合酶前进达到降低转录效率主要调控途径外， 还存在一种称之为“弱化子”特殊调控模式。弱化子通过 前导肽的翻译过程中核糖体占位是否影响前导mRNA的终止 子形成而控制后续mRNA分子合成。
Figure 8.11
可诱导的系统
（一）操纵子与乳糖操纵子
1.提出：1961年 1.提出：1961年, Jacob （雅格布）-Monod（莫诺）. 雅格布） Monod（莫诺） 提出 2.操纵子：操纵子是基因表达和调控的单元， 2.操纵子：操纵子是基因表达和调控的单元，典型的操纵子 操纵子 包括： 包括：结构基因、调控元件和调节基因。 3.乳糖操纵子的结构和功能 3.乳糖操纵子的结构和功能： 乳糖操纵子的结构和功能： 大肠杆菌一般利用葡萄糖作为碳源,如果用乳糖做碳源, 大肠杆菌一般利用葡萄糖作为碳源,如果用乳糖做碳源, 需要β 半乳糖苷酶, 需要β-半乳糖苷酶,这个酶只有当乳糖成为唯一的碳源时 才会被合成。这个酶的合成是由乳糖操纵子调控的. 才会被合成。这个酶的合成是由乳糖操纵子调控的.
Plac Olac
调控元件
lacZ
lacY
结构基因
lacA
转录单元lacZYA
转录方向
乳糖阻抑物5/+21） 含回文结构（ 含回文结构（-5/+21）
lacl
RNA lacl
Plac Olac
lacZ
lacZ
lacY
lacY
lacA
lacA
PlacI
β-半乳糖苷酶 半乳糖苷酶 透性酶
乳糖阻抑物单体
依赖ρ 依赖ρ的转录终止
Rho factor (ρ)-dependent termination
第二节 原核基因转录水平的顺式调节 ——大肠杆菌 ——大肠杆菌σ70启动子) 大肠杆菌σ 启动子)
一、启动子 1.启动子(promoter)的大小 1.启动子(promoter)的大小 启动子(promoter) 1）核心启动子区域（起始位点、－1O序 核心启动子区域（起始位点、－1O序 、－1O 列和-35序列 列和-35序列) 序列) 2）上游元件（CAP位点） 上游元件（CAP位点 位点） 二、RNA聚合酶的覆盖范围及检测法DNA RNA聚合酶的覆盖范围及检测法DNA 聚合酶的覆盖范围及检测法 酶保护法（ method）。 酶保护法（DNase protection method）。
DNA template strand Catalytic(RNA/DNAhybrid) (β)
RNA binding site
转录的开始
转录水平调控 的主要部位
1.启动子结合（闭合启动子复合物的形成） 启动子结合（闭合启动子复合物的形成） 闭合启动子复合物：RNA聚合酶与DNA组成的复合物 聚合酶与DNA组成的复合物， 闭合启动子复合物：RNA聚合酶与DNA组成的复合物，一 般在DNA DNA的 35序列处 不能起始RNA合成。 序列处， RNA合成 般在DNA的-35序列处，不能起始RNA合成。 2.DNA解旋 开放启动子复合物的形成) 解旋（ 2.DNA解旋（开放启动子复合物的形成) 开放启动子复合物：启动子与RNA聚合酶在-10序列处形 RNA聚合酶在 开放启动子复合物：启动子与RNA聚合酶在-10序列处形 成的复合物，在这里有更多的碱基被打开并能进行RNA 成的复合物，在这里有更多的碱基被打开并能进行RNA 的起始合成。 的起始合成。 3.RNA链起始 3.RNA链起始 起始位点为第一个嘌呤残基，其中G 更常见。 起始位点为第一个嘌呤残基，其中G比A更常见。当加入 第一个碱基后， 起始三元复合物（全酶-DNA第一个碱基后，形成了起始三元复合物（全酶-DNA-第一个
是否每次到这里都会中止呢？？？
特点:含有典型的终止子的特点. 特点:含有典型的终止子的特点. 1）茎环结构; 茎环结构; 2） GC丰富的反向重复序列; GC丰富的反向重复序列 丰富的反向重复序列; 3）4个以上的U. 个以上的U.
色氨酸含量高的时候: 色氨酸含量高的时候:
色氨酸含量低的时候: 色氨酸含量低的时候:
Figure 8.16
转录水平的调节部位之一
RNA链的终止和新合成RNA的释放 RNA链的终止和新合成RNA的释放 链的终止和新合成RNA
当RNA聚合酶转录到终止序列（终止信号）时转录 RNA聚合酶转录到终止序列（终止信号） 聚合酶转录到终止序列 终止。 终止。 Figure 8.6 终止序列的特点： 终止序列的特点： 发夹结构； 1）发夹结构； 富含G 2）富含G-C； 个或更多的U 3）4个或更多的U残基 依赖ρ的转录终止
乳糖阻抑物四聚体
转乙酰酶
RNA聚合酶 聚合酶
被激活的乳糖阻抑物四聚体
lacl
iRNA
Plac Olac
lacZ
lacY
lacA
乳 糖 蜜二糖
转化 异乳糖 安慰诱导物IPTG 安慰诱导物 诱导物 RNA聚合酶 聚合酶
lacl
Plac Olac
lacZ
lacZ lacY
lacY
lacA
lacA
当葡萄糖缺乏时,大肠杆菌内的cAMP的水平上升,CAP结合到cAMP 当葡萄糖缺乏时,大肠杆菌内的cAMP的水平上升,CAP结合到cAMP上. cAMP的水平上升,CAP结合到cAMP上 cAMP复合物可结合到紧邻RNA聚合酶结合位点上游的乳糖操纵子 复合物可结合到紧邻RNA CAP –cAMP复合物可结合到紧邻RNA聚合酶结合位点上游的乳糖操纵子 的启动子Plac .CAP的结合引起DNA链发生90℃的弯曲 增强了RNA与 Plac上 的结合引起DNA链发生90℃的弯曲, 的启动子Plac上.CAP的结合引起DNA链发生90℃的弯曲,增强了RNA与 启动子的结合,使转录效率提高50 50倍 启动子的结合,使转录效率提高50倍.
σ
大肠杆菌RNA聚合酶的组成 大肠杆菌RNA聚合酶的组成 RNA
基因 全酶 核心酶 α β β’ σ α2ββ’ σ α2ββ’ ω rpoA rpoB rpoC rpoD 作用 催化rRNA、 tRNA和 催化rRNA、 tRNA和 rRNA mRNA的合成的起始 mRNA的合成的起始 延伸 酶的组装， 酶的组装，解旋与再 螺旋 酶催化中心 酶催化中心 识别特异启动子
3.乳糖操纵子结构和功能 3.乳糖操纵子结构和功能
乙酰辅酶A 乙酰辅酶A 异乳糖
β-半乳糖苷转乙酰酶 半乳糖苷转乙酰酶
乙酰半乳糖
半乳糖和葡萄糖 分解乳糖 蓝色
乳糖转化 运送乳糖透过细胞壁
β-半乳糖苷酶 半乳糖苷酶
分解X-gal 分解 启动区 操纵区