第十四章基因的表达与调控
第十四章 基因的表达与调控 第一节 原核基因转录的启动与终止
启动子 启动子( promoter):转录的起始和链的选择信号的DN A核苷酸顺序就称为启动子,这个位点也是RNA聚合酶 的结合起点。 启动子的结构:1975年 Pribnow采用保护法先后测定 了包括T4噬菌体及Ecol在内的46个不同来源基因的R NA聚合酶的保护区域,发现发现保护区段长度为 41~4bp,范围在-20~+20之间,分析这一序列发现在-1 0区有一保守顺序: TA 402411254293014617/46 898950656510037% 这一顺序称为-10区或 pribnow顺序( pribnow box)
一、启动子 启动子（promoter）：转录的起始和链的选择信号的ＤＮ Ａ核苷酸顺序就称为启动子，这个位点也是ＲＮＡ聚合酶 的结合起点。 •启动子的结构：１９７５年Pribnow采用保护法先后测定 了包括Ｔ４噬菌体及E.coli在内的46个不同来源基因的Ｒ ＮＡ聚合酶的保护区域，发现发现保护区段长度为 41~44bp，范围在-20~+20之间，分析这一序列发现在－１ ０区有一保守顺序： T40A41T25A29A30T46G17/46 89 89 50 65 65 100 37% 这一顺序称为-10区或pribnow顺序（pribnow box)
附:保护法:将DNA与RNA聚合酶结合后,加入 DNase l水解后得到的不被水解的保护片段。 Shal用保护法得到的DNA片段提纯后,加入 RNA聚合酶发现RNA聚合酶不能与DNA片段结合, 说明在被保护的41~44bp的DNA区段外还有与RNA 聚合酶结合有关的序列。因此他采用较温和的核酸 外切酶(S1核酸酶)及足迹法进行分析,发现被 保护的区域有60bp(-40~+20),在-35区还有一段 保守序列: 381373542729A26/46 858381616952 这一序列称为35区或 sextama顺序( Sextama box)
附：保护法：将DNA与RNA聚合酶结合后，加入 DNase I水解后得到的不被水解的保护片段。 Shall利用保护法得到的DNA片段提纯后，加入 RNA聚合酶发现RNA聚合酶不能与DNA片段结合， 说明在被保护的41~44bp的DNA区段外还有与RNA 聚合酶结合有关的序列。因此他采用较温和的核酸 外切酶（S1核酸酶）及足迹法进行分析，发现被 保护的区域有60bp（-40~+20），在-35区还有一段 保守序列： T38T37G35A27C29A26/46 85 83 81 61 69 52 % 这一序列称为-35区或sextama顺序（Sextama box)
附:足迹法( foot printing):用于分析蛋白质与 DNA结合的一种常用方法 10 (a)32p ↓↓↓↓↓↓4↓ 加入蛋白质X 1 (b) 加人 DNase I 凝胶电冰 放射自显影 10 B
附：足迹法（foot printing）：用于分析蛋白质与 DNA结合的一种常用方法
Std 蛋白质结合位点1 Oe 蛋白质结合位点2 * std 从左到右蛋白质浓度增加
蛋白质结合位点1 蛋白质结合位点2 从左到右蛋白质浓度增加
整个启动子应包括-10和-35两个区域。 35序列 Pribnow box TB A65 Cs A45 16-19 bases mAsA4|5-9b8转录起点 说明: 这两个区域的顺序来自于E.coi,它并不代表所有原 核生物 定点突变的结果表明,启动子的作用是整个区域 而不是单个核苷酸,但单个核苷酸的突变会导致转 录水平的上升或下降,特别是A①突变为GC下降 更明显
整个启动子应包括-10和-35两个区域。 说明： •这两个区域的顺序来自于E.coli,它并不代表所有原 核生物。 •定点突变的结果表明，启动子的作用是整个区域 而不是单个核苷酸，但单个核苷酸的突变会导致转 录水平的上升或下降，特别是A/T突变为G/C下降 更明显
启动子的功能:是RNA聚合酶结合的位点,决定 转录的起始位点及链的选择。-10区是核心酶结合 的位点,-35区是o因子结合的位点。 (1) R R s 2) (3)
•启动子的功能：是RNA聚合酶结合的位点，决定 转录的起始位点及链的选择。-10区是核心酶结合 的位点，-35区是σ因子结合的位点
CRP结合位点( CAMP reception protein binding site 原核生物的基因上游除了含有启动子外,在某些 编码分解代谢的揉纵子前面还有一些与某种调节因 子相结合的位点,从而对基因的表达起调控作用。 其中研究得较多的是E.coli乳糖操纵子与cAMP受体 蛋白的结合位点,这个位点也称为CAP位点 ( catabolite gene activation protein site) ),位于-50 -70之间,含有两小段回文对称结构: CAATTAATGTGAGTTAGCTCA CTCATTA
•CRP结合位点（cAMP reception protein binding site) 原核生物的基因上游除了含有启动子外，在某些 编码分解代谢的操纵子前面还有一些与某种调节因 子相结合的位点，从而对基因的表达起调控作用。 其中研究得较多的是E.coli乳糖操纵子与cAMP受体 蛋 白的 结合 位点 ，这 个位点 也称 为 CAP 位 点 （catabolite gene activation protein site) ，位于-50~ -70之间，含有两小段回文对称结构： ＣＡＡＴＴＡＡＴＧＴＧＡＧＴＴＡＧＣＴＣＡ ＣＴＣＡＴＴＡ
起录点、SD顺序及起译点 起录点:所谓的起录点是指转录的起始点。这 位点位于启动子-10区的下游10bp处,原核生物基 因起录点附近的三个核苷酸,大多数基因是CAT, 所以在原核生物中也常用CAT表示起录点。但并不 是绝对的,有时会有变化,如CAC,TAC等。一般 来说,起录点可用 PyA/gPus表示(Ag表示大多数 凊况下是A,少数情况下是G)。转录就是从A/g 位点开始
二、起录点、SD顺序及起译点 •起录点：所谓的起录点是指转录的起始点。这一 位点位于启动子-10区的下游10bp处，原核生物基 因起录点附近的三个核苷酸，大多数基因是CAT， 所以在原核生物中也常用CAT表示起录点。但并不 是绝对的，有时会有变化，如CAC，TAC等。一般 来说，起录点可用PyA/gPu表示（A/g表示大多数 情况下是Ａ，少数情况下是Ｇ）。转录就是从A/g 位点开始
翻译识别点(SD顺序):这一位点是核糖体识别并与 mRNA结合的位点。在每个基因起始点的下游都有一小段 富含嘌呤的顺序与5′ AGGAGG3′。这一顺序可与核糖体 30S亚基上的16 S rrNA的3’末端富含嘧啶的顺序 5’ CCUCCU3’互补,这一顺序就称为 Shine- Dalgarno (SD顺序)。 典型的SD顺序是 AGGaGG,但事实上在这6bp中,只 要有连续的3个以上bp与 CCUCCU互补,便可作为核糖体 的识别顺序,但是SD的长度会直接影响mRNA与核糖 体结合的紧密度,从而影响翻译效率 SD顺序位于起录点下游,起译点上游,距起译点5 16bp,而与CAT的距离变化较大。 起译点:所谓的起译点就是翻译的起始位点。在原核生 物中一般是ATG,极少数是GTG,编码fMet
•翻译识别点（SD顺序）：这一位点是核糖体识别并与 mRNA结合的位点。在每个基因起始点的下游都有一小段 富含嘌呤的顺序与5’AGGAGG3’ 。这一顺序可与核糖体 ３０Ｓ亚基上的16S rRNA的３’末端富含嘧啶的顺序 ５’CCUCCU３’互补，这一顺序就称为Shine-Dalgarno （SD顺序）。 典型的SD顺序是AGGAGG，但事实上在这6bp中，只 要有连续的３个以上bp与CCUCCU互补，便可作为核糖体 的识别顺序，但是SD的长度会直接影响ｍＲＮＡ与核糖 体结合的紧密度，从而影响翻译效率。 SD顺序位于起录点下游，起译点上游，距起译点５ －１６bp，而与CAT的距离变化较大。 •起译点：所谓的起译点就是翻译的起始位点。在原核生 物中一般是ＡＴＧ，极少数是ＧＴＧ，编码ｆＭｅｔ