Chapter10Operon操纵子调控基因编码的蛋白质作用于DNA的靶位.10.1Introduction引言10.2Regulationcanbenegativeorpositive.调控可以分为正调控和负调控.负调控中, 阻抑物与操纵基因结合来阻止有关基因的表达.正调控中, 转录因子必须与启动子结合才能使RNA聚合酶起始转录.负调控中, 反式作用的阻抑物结合到顺式作用的操纵基因上以关闭其转录.正调控中, 反式作用因子必须与顺式作用元件结合, 才能使RNA聚合酶在启动子处起始转录.10.3Structuralgeneclustersarecoordinatelycontrolled.结构基因簇中各成员是协同调控的.对于同一条代谢途径中的某些蛋白质, 通常编码它们的基因在DNA上也紧密排列在一起, 并作为一个转录单位转录出多顺反子mRNA.lac操纵子长约6kb, 上游的lacI具有自己的启动子和终止子, lacI的末端紧接着启动子P, 操纵基因O位于转录单位最前端26bp, lacZ基因从第39个碱基开始, 随后是lacY基因, 和lacA基因.10.4Thelacgenesarecontrolledbyarepressor.lac操纵子基因的表达受阻抑物控制.位于lac基因簇起点的启动子与操纵基因具有重叠区域, 阻抑物与操纵基因结合就可控制lacZYA基因簇的转录.阻抑物是由lacI基因编码的, 具有4个相同的亚基的四聚体.在lac操纵子的转录起始位点周围, 阻抑物和RNA聚合酶的结合位点是重叠的.10.5Thelacoperoncanbeinduced.乳糖操纵子是可诱导的.可以对操纵子进行诱导的小分子结构通常与操纵可以对操纵子进行诱导的小分子结构通常与操纵子所表达的酶的底物结构相同或相似子所表达的酶的底物结构相同或相似. . - -半乳糖苷是半乳糖苷是lacZYAlacZYA基因编码的底物基因编码的底物. . - -半乳糖苷不存在时半乳糖苷不存在时, , 乳糖操纵子的表达水平极乳糖操纵子的表达水平极低低. .加入加入 - -半乳糖苷可以诱导乳糖操纵子中三个结构半乳糖苷可以诱导乳糖操纵子中三个结构基因的转录基因的转录. .加入诱导物使lac mRNA迅速产生, 酶的合成则有一个短暂的延迟, 除去诱导物则立刻使合成停止.10.6Repressoriscontrolledbyasmallmoleculeinducer.阻抑物由小分子诱导物所控制.诱导物可以使阻抑物失活.阻抑物具有两个结合位点, 分别与操纵基因和诱导物结合.当阻抑物与诱导物结合之后, 发生别构效应使DNA结合位点的性质改变.阻抑物通过与操纵基因结合而使乳糖操纵子处于失活状态. 从阻抑物的结晶我们可以知道它是由一系列连在一起的结构域组成的.加入诱导物后, 阻抑物失活, 不能结合在操纵基因上, 使得RNA聚合酶可以起始转录.10.10Repressorproteinbindstotheoperator.阻抑物结合在操纵基因上.阻抑物结合于操纵基因的双链DNA序列中.操纵基因是26bp的回文序列.操纵基因的每个反向重复序列结合一个阻抑物亚基.lac操纵基因具有对称性序列. 序列的位置标号是以转录起始位点为+1为定义的. 向左和向右的粉红色箭头标出了两个二重重复序列, 绿色的方块标出了识别位点.10.12Therepressormonomerhasseveraldomains.阻抑物单体具有多个结构域.阻抑物单体可以分为三部分: N端DNA结合结构域, 铰链区和核心区.DNA结合结构域具有两个短螺旋, 用来与DNA的大沟结合.负责多聚化的区域和诱导物结合位点都位于核心区.Lac阻抑物通单体的结构, 含有数个独立的结构域.阻抑物四聚体由两个二聚体构成.10.14DNA-bindingisregulatedbyanallostericchangeinconformation.阻抑物与DNA的结合是通过别构作用来调节的.阻抑物单体的DNA结合结构域插入到DNA的大沟.在活性阻抑物中, 二聚体的两个DNA结合区域可以插入连续的双螺旋转角.诱导物的结合使阻抑物构象改变, 这样两个DNA结合位点不能形成正确的几何构象以维持与DNA的同时接触.诱导物的结合改变了核心区域的构象, 使得二聚体的头部不能保持同向, 因而不能结合DNA.10.16RepressorbindstothreeoperatorsandinteractswithRNApolymerase.阻抑物与二个操纵基因结合并与RNA聚合酶相互作用.阻抑物四聚体中的每个二聚提都可以与一个操纵基因结合, 所以一个阻抑物可以同时结合两个操纵基因.若要完全阻遏转录,阻抑物除了结合操纵基因外, 同时还要结合一个上游或下游的操纵基因.当阻抑物四聚体中的两个二聚提都与DNA结合时, 两个操纵子之间的DNA会弯曲形成一个环.10.19Repressioncanoccuratmultipleloci. 阻遏可以发生在多个基因座上.阻抑物可以作用于具有操纵基因靶序列拷贝的任何基因座.阻抑物识别三个基因座位的操纵基因. 保守碱基用红色表示. 转录起点和mRNA是可边的, 用白色箭头表示. 相对于启动基因, 操纵基因可能存在不同的位置. 复习题乳糖操纵子的结构?乳糖操纵子的负调控?