2014年执业医师《临床医师》考试精讲辅导知识:原核基因表达调控

牛课网 考试宝典 更新时间:2024-05-14 21:02:58

执业医师《临床医师》考试精讲辅导知识:原核基因表达调控

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(—)原核基因表达调控的特点 原核基因表达及其调控具有下述特点:①因为原核细胞没有核,所以原核基因表达时转录与翻泽过程紧密偶联;②原核生物如细菌的大多数基因按功能相关性成簇地串联,形成操纵子。这些基因在同一操纵子机制下共同开启或关闭。因此,操纵子调节机制在原核基因调控中具有普遍的意义;③在操纵子调节机制中普遍存在阻遏蛋白介导的负性调节;④由于操纵子内编码基因串联在一起,所以原核基因转录合成多顺反子mRNA;⑤原核基因表达中,转录起始仍为最关键的调节机制,即基因转录开关是控制基因活性的关键。

原核启动序列-10及-35区域含有两个保守的核心序列,该核心序列与共有序列的同源性愈高,启动序列活性也愈强。-10或-35元件为不同的σ因子识别的结构基础,即决定着启动子的特异性;两元件之间的间隔对RNA聚合酶结合启动序列的效率起着关键作用。除上述调节转录活性的机制外,控制原核启动效率活性的第二个机制是阻遏蛋白。阻遏蛋白是一种DNA结合蛋白,结合DNA的位点与RNA聚合酶结合位点相近或重叠,因此阻遏蛋白可阻断RNA聚合酶与启动序列的结合,或阻断转录起始。

(二)操纵子 所谓操纵子就是由功能上相关的一组基因在染色体上串联共同构成的一个转录单位。一个操纵子只含一个启动序列及数个可转录的编码基因。通常,这些转录基因为2~6个,有的多达20个以上。除启动序列和编码序列,操纵子内还含有其它具有调节功能的序列。

1、乳糖操纵子的结构 大肠杆菌的乳糖操纵子含z、y及a 3个结构基因,分别编码β-半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶,此外还有一个操纵序列o、一个启动序列p及一个调节基因i。i基因编码一种阻遏蛋白,后者与o序列结合,操纵子受阻遏而处于关闭状态。在启动序列p上游还有一个分解代谢物基因激活蛋白(CAP)结合位点。由p序列、o序列和CAP结合位点共同构成乳糖操纵子的调控区。3个酶的编码基因z、y和a即由同一个调控区调节,共同表达或关闭。

2.阻遏蛋白的负性调节 在没有乳糖存在时,乳糖操纵子处于阻遏状态。此时,i基因表达一种阻遏蛋白,此阻遏蛋白与o序列结合,阻碍RNA聚合酶与p序列结合,抑制转录起动。当有乳糖存在时,该操纵子即可被诱导。

3.CAP的正性调节 分解代谢物基因激活蛋白CAP是同二聚体,在其分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时,cAMP与CAP结合,这时CAP结合在乳糖启动序列附近的CAP位点,可刺激RNA转录活性,使之提高50倍;当有葡萄糖存在时,cAMP浓度降低,cAMP与CAP结合受阻,因此乳糖操纵子表达下降。

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