基因表達(dá)的調(diào)控

基因表達(dá)(gene expression)是指儲存遺傳信息的核酸序列經(jīng)過一系列步驟表現(xiàn)出其生物功能的整個過程

基因表達(dá)包括：

①基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄裁着、翻譯產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)的過程

②rRNA或tRNA的基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄和加工產(chǎn)生成熟的rRNA或tRNA的過程

原核生物基因表達(dá)調(diào)控的層次

DNA水平的調(diào)控：通過DNA重排等機(jī)制來調(diào)節(jié)基因表達(dá)溯警。如沙門氏菌鞭毛蛋白的相變等。

轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控：調(diào)控DNA模板上轉(zhuǎn)錄特異mRNA的速度腋么。這是生物在進(jìn)化過程中選擇的最經(jīng)濟(jì)的調(diào)控方式。

翻譯水平的調(diào)控：mRNA合成后堕油，通過控制多肽鏈的形成速度實現(xiàn)調(diào)控。

原核中拇涤，操縱子是調(diào)控表達(dá)的基本單位，調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平誉结；真核的調(diào)控層次更多鹅士。

1、基因表達(dá)的特異性

基因表達(dá)是受到嚴(yán)格調(diào)控的如绸，通常各組織細(xì)胞只合成其自身結(jié)構(gòu)和功能所需的蛋白質(zhì)。人有2萬多個基因旭贬，基因表達(dá)有高度的時空特異性。只有部分基因在特定的細(xì)胞或在特定的發(fā)育時期才表達(dá)搪泳，其它基因卻處于關(guān)閉狀態(tài)稀轨。如果基因表達(dá)調(diào)控發(fā)生變化，細(xì)胞的形態(tài)與功能也會隨之改變岸军；如正常組織細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞的過程與基因表達(dá)改變有關(guān)奋刽。

1）基因表達(dá)的組織特異性(tissue specificity)：不同組織細(xì)胞中基因表達(dá)的數(shù)量、強(qiáng)度和種類各不相同艰赞。細(xì)胞特定的基因表達(dá)狀態(tài)佣谐，就決定了這個組織細(xì)胞特有的形態(tài)和功能。

2）基因表達(dá)的階段特異性(stage specificity)：細(xì)胞分化發(fā)育的不同時期方妖，基因表達(dá)也不相同狭魂。一個受精卵含有發(fā)育成一個成熟個體的全部遺傳信息，在個體發(fā)育分化的各個階段党觅，各種基因極為有序地表達(dá)雌澄。

2、基因表達(dá)適應(yīng)環(huán)境的變化

生物只有適應(yīng)環(huán)境才能生存杯瞻。當(dāng)環(huán)境條件變化時镐牺，生物體就要改變自身基因表達(dá)狀況，以調(diào)整體內(nèi)執(zhí)行相應(yīng)功能蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量魁莉，從而改變自身的代謝睬涧、活動等以適應(yīng)環(huán)境。

細(xì)胞中有些蛋白質(zhì)的數(shù)量幾乎不受環(huán)境變化影響旗唁，稱為組成性蛋白畦浓；如糖酵解中的酶蛋白。隨環(huán)境變化而變化的蛋白為適應(yīng)性蛋白宅粥。這是由基因表達(dá)調(diào)控的电谣。

1）組成性表達(dá)(constitutive expression)：指不大受環(huán)境變化而變化的一類基因表達(dá)。

組成性表達(dá)的產(chǎn)物組成性蛋白企垦，是細(xì)胞或生物體整個生命過程中必不可少的，這類基因可稱為看家基因(housekeeping gene)郑现∮担基因表達(dá)幾乎不受環(huán)境影響的原因可能是由于操縱子或調(diào)節(jié)基因突變造成的；即形成的有活性的阻遏蛋白不能與操縱子結(jié)合辛友，或不能形成有活性的阻遏蛋白剪返。這類基因中大多數(shù)是在生物個體其它組織細(xì)胞、甚至在同一物種的細(xì)胞中都是持續(xù)表達(dá)的邑滨，是細(xì)胞基本的基因表達(dá)。這是生物在進(jìn)化過程中形成的遺傳特性掖看。

2）適應(yīng)性表達(dá)(adaptive expression)：指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平改變的一類基因表達(dá)乙各。

應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象稱為誘導(dǎo)(induction)幢竹，這類基因稱為可誘導(dǎo)的基因(inducible gene)；隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低的現(xiàn)象稱為阻遏(repression)蹲坷，這類基因稱為可阻遏的基因(repressiblegene)邑飒。在原核和單細(xì)胞生物中，通過改變基因表達(dá)適應(yīng)環(huán)境县匠，對于細(xì)胞的生存非常重要。如有充足的葡萄糖乞旦，細(xì)菌就可利用葡萄糖作能源和碳源，當(dāng)沒有葡萄糖時故痊，細(xì)菌就要適應(yīng)環(huán)境中存在的其它糖類(如乳糖玖姑、半乳糖焰络、阿拉伯糖等)，開放能利用這些糖的酶類基因闪彼，以滿足生長的需要。

長期攝取不同的食物，體內(nèi)合成代謝酶類的情況也會有所不同囱稽。

轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

1、操縱子學(xué)說

z流昏、y和a是E. coli編碼利用乳糖所需酶類的基因况凉，p是轉(zhuǎn)錄z各拷、y、a所需要的啟動子知市，調(diào)控基因i編碼的調(diào)控蛋白R可與o結(jié)合而阻礙從p開始的轉(zhuǎn)錄速蕊，o是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的操縱基因。乳糖能改變R的結(jié)構(gòu)使其不能與o結(jié)合跟啤，因而乳糖濃度增高時基因就開放，轉(zhuǎn)錄合成所編碼的酶類基因竿奏，這樣E. coli就能適應(yīng)外界乳糖供應(yīng)的變化而改變利用乳糖的狀況武福。（乳糖可作為培養(yǎng)大腸桿菌的能源。大腸桿菌能產(chǎn)生一種酶（叫做“半乳糖苷酶”）叁执，能夠催化乳糖分解為半乳糖和葡萄糖，以便作進(jìn)一步的代謝利用。編碼半乳糖苷酶的基因（簡稱z）是一個結(jié)構(gòu)基因（structural gene）莹规。這個結(jié)構(gòu)基因與操縱基因共同組成操縱子。操縱基因受一種叫作阻遏蛋白的蛋白質(zhì)的調(diào)控舞虱。當(dāng)阻遏蛋白結(jié)合到操縱基因之上時母市，乳糖會起誘導(dǎo)作用，它與阻遏蛋白結(jié)合椅寺，使之從操縱基因上脫落下來蒋失。這時，操縱基因開啟荆萤，相鄰的結(jié)構(gòu)基因也表現(xiàn)活性嫉髓，細(xì)菌就能分解并利用乳糖了，這樣梧油，乳糖便成了誘導(dǎo)半乳糖苷酶產(chǎn)生的誘導(dǎo)物州邢。）

1）操縱子的組成元件：結(jié)構(gòu)基因褪子、啟動子嫌褪、終止子序列等（原核生物的多數(shù)基因以操縱子的形式組成基因表達(dá)調(diào)控的單元胚股，共同開啟或關(guān)閉，轉(zhuǎn)錄出多順反子(polycistron)的mRNA）

①結(jié)構(gòu)基因群 ：一個操縱子中一般含有2個以上的結(jié)構(gòu)基因(structural gene, SG)缨伊，每個結(jié)構(gòu)基因是一個連續(xù)的開放讀框(open reading frame)进宝，5’-端有翻譯起始碼，3’-端有翻譯終止碼谭胚。各結(jié)構(gòu)基因頭尾銜接未玻、串連排列，組成結(jié)構(gòu)基因群绰疤。在第一個結(jié)構(gòu)基因5’側(cè)具有核糖體結(jié)合位點(ribosome binding site, RBS)舞终，當(dāng)這段含多個結(jié)構(gòu)基因的DNA被轉(zhuǎn)錄成多順反子mRNA敛劝，就能被核糖體所識別結(jié)合纷宇、并起始翻譯。

②啟動子 ：啟動子(promoter上陕，P)是指能被RNA聚合酶識別拓春、結(jié)合并啟動基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。操縱子至少有一個啟動子硼莽，控制整個結(jié)構(gòu)基因群的轉(zhuǎn)錄。啟動子一般可分為識別(recognition)偏螺、結(jié)合(binding)和起始(initiation)三個區(qū)段。不同啟動子因序列差異而與RNA聚合酶的親和力不同酿联，啟動轉(zhuǎn)錄的頻率有高有低夺巩，即起動基因轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)弱不同。

③操縱基因 ：操縱基因(operator, O)是一段能被調(diào)控蛋白特異性結(jié)合的DNA序列劲够，通過與蛋白質(zhì)的相互作用調(diào)控基因表達(dá)。操縱基因常與啟動子鄰近或重疊蹲姐，當(dāng)調(diào)控蛋白結(jié)合在操縱基因上人柿，會影響其下游基因轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)弱。阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合江咳，可妨礙RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合及其后基因的轉(zhuǎn)錄起始，從而阻遏了這群基因的表達(dá)歼指。能與調(diào)控蛋白特異性結(jié)合甥雕、從而影響基因轉(zhuǎn)錄強(qiáng)弱的序列，不論其對基因轉(zhuǎn)錄的作用是減弱社露、增強(qiáng)、阻止或開放附鸽，都稱為操縱基因。

乳糖操縱子中的操縱基因(o)序列位于啟動子(p)與被調(diào)控的基因之間坷备，部分序列與啟動子序列重疊击你。 操縱基因序列具有回文(palindrome)結(jié)構(gòu)。許多操縱子都具有類似的對稱性序列丁侄，可能與特定蛋白質(zhì)的結(jié)合相關(guān)。

④終止子 ：終止子(terminator T)是給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列石景。操縱子中在構(gòu)基因群最后一個基因的末端存在一個終止子潮孽。

終止子按其作用可分為不依賴ρ因子的強(qiáng)終止子和依賴ρ因子的弱終止子筷黔。 強(qiáng)終止子能完全停止轉(zhuǎn)錄；弱終止子只是部分終止轉(zhuǎn)錄椎例，一部分RNA聚合酶能越過這類終止序列繼續(xù)沿DNA移動并轉(zhuǎn)錄请祖。如果結(jié)構(gòu)基因群中間存在弱終止子，則前后轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的量會有所不同刷晋，這可作為終止子調(diào)節(jié)基因表達(dá)產(chǎn)物比例的一種方式。有的蛋白因子能減弱或取消終止子的作用眼虱，稱為抗終止作用(anti termination)蒙幻，這種蛋白因子稱為抗終止因子(anti terminator)胆筒。

調(diào)控基因

調(diào)控基因(regulatory gene)是編碼能與操縱基因結(jié)合的調(diào)控蛋白的基因仆救。與操縱基因結(jié)合后能減弱或阻止其調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱為阻遏蛋白(repressive protein)矫渔，其介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為負(fù)性調(diào)控(negative regulation)。與操縱基因結(jié)合后能增強(qiáng)或起動調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱為激活蛋白(activating protein)顿痪，所介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為正性調(diào)控(positive regulation)。某些特定的物質(zhì)能與調(diào)控蛋白結(jié)合蚁袭，使調(diào)控蛋白的空間構(gòu)像發(fā)生變化，從而改變其對基因轉(zhuǎn)錄的影響卖哎，這些物質(zhì)稱為效應(yīng)物(effector)删性。能引起誘導(dǎo)發(fā)生的分子稱為誘導(dǎo)劑(inducer)；能導(dǎo)致阻遏發(fā)生的分子稱為阻遏劑或輔助阻遏劑(corepressor)维贺。

根據(jù)操縱子的作用方式可分為：①調(diào)節(jié)分解代謝的操縱子巴帮，它們都是屬于誘導(dǎo)型晰韵，并受cAMP-CAP的調(diào)節(jié)。分解代謝的底物常為小分子誘導(dǎo)物栏尚。②調(diào)節(jié)合成代謝的操縱子只恨，它們都屬于阻遏型，不受cAMP-CAP影響官觅。

2、乳糖操縱子（lactose operon）

乳糖操縱子屬于可誘導(dǎo)操縱子(inducible operon)咱圆，在缺乏誘導(dǎo)物時，這類操縱子只有本底水平的表達(dá)序苏，約為誘導(dǎo)時表達(dá)水平的0.1%左右捷凄，lac操縱子的表達(dá)水平在誘導(dǎo)和阻遏之間的差別在1000倍。

1）乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)

E. coli乳糖操縱子包括：啟動子匈睁、操縱基因和3個結(jié)構(gòu)基因（Z、Y和A）等

Z編碼β-半乳糖苷酶航唆，催化乳糖轉(zhuǎn)變?yōu)閯e乳糖(allolactose)，再分解為半乳糖和葡萄糖醇滥； Y編碼乳糖透過酶超营，促使環(huán)境中的乳糖進(jìn)入細(xì)菌；A編碼轉(zhuǎn)乙醪桓基酶窝革，催化半乳糖乙趼雷化，可能參與不能分解的β-半乳糖的乙跗岱蹋化而解毒和排出細(xì)胞锣枝。

轉(zhuǎn)錄過程：轉(zhuǎn)錄時RNA pol與啟動子結(jié)合撇叁，通過操縱子，按Z→Y→A方向進(jìn)行轉(zhuǎn)錄楞捂。 每轉(zhuǎn)錄出一條mRNA上都有Z趋厉、Y和A基因。z基因5’側(cè)有SD序列，當(dāng)Lac operon（乳糖操縱子）開放時涵但，核糖體能結(jié)合在mRNA上。同一個核糖體依次翻譯基因群所編碼的所有蛋白質(zhì)瞳脓。

2）阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)控

無乳糖時，Lac操縱子處于阻遏狀態(tài)劫侧。lac i基因在其自身的啟動子Pi控制下，低水平写妥、組成性表達(dá)產(chǎn)生阻遏蛋白审姓，阻遏蛋白以四聚體形式與操縱基因作用魔吐。阻遏蛋白總是與DNA結(jié)合在一起，它與操縱基因的結(jié)合可加強(qiáng)RNA pol與啟動子的結(jié)合但不能啟動轉(zhuǎn)錄嗜桌。 在誘導(dǎo)物的作用下骨宠，阻遏蛋白構(gòu)象改變而失去與操縱基因（O1）的結(jié)合能力淫僻。 乳糖操縱子即使在阻遏蛋白的阻遏狀態(tài)下，也有本底水平的基因表達(dá)棕所，由于R與O也偶爾解離琳省，使細(xì)胞中有極低水平的β-半乳糖苷酶及透過酶生成躲撰。

有乳糖時拢蛋，乳糖受β-半乳糖苷酶的催化轉(zhuǎn)變?yōu)閯e乳糖，與R結(jié)合使R構(gòu)象變化快压，R四聚體解聚而與O解離。 基因轉(zhuǎn)錄開放蔫劣，β-半乳糖苷酶在細(xì)胞內(nèi)的含量可增加1000倍。乳糖(別乳糖)作為誘導(dǎo)劑脉幢，與R結(jié)合起去阻遏作用(derepression)，誘導(dǎo)了利用乳糖的酶類基因轉(zhuǎn)錄開放沪曙。

3）CRP（細(xì)菌中的受體蛋白CRP ）的正性調(diào)控

大腸桿菌優(yōu)先利用葡萄糖作為碳源豆瘫，葡萄糖的存在可防止從培養(yǎng)基中吸收其它碳源。當(dāng)葡萄糖和乳糖同時存在于培養(yǎng)基中時育灸，lac啟動子表達(dá)受阻磅崭，沒有β-半乳糖苷酶活性瓦哎。 CRP上有重要的三個位點參與基因轉(zhuǎn)錄激活過程：與RNA pol的亞基的羧基端結(jié)合區(qū)域（aCTD）蒋譬、與亞基的氨基端結(jié)合區(qū)域（aNTD）以及與亞基結(jié)合區(qū)域。

3癣漆、色氨酸操縱子(trp operon)?

色氨酸操縱子(tryptophane operon)代表了一種衰減調(diào)控模式惠爽，Trp是構(gòu)成蛋白質(zhì)的組分瞬哼，當(dāng)有足夠的Trp時坐慰，操縱子自動關(guān)閉。細(xì)菌直接利用外界的Trp赞咙。 缺乏Trp時，Trp操縱子被打開，5個結(jié)構(gòu)基因表達(dá)崔赌，產(chǎn)生3個酶催化分支酸合成為Trp耸别。

1）Trp操縱子的結(jié)構(gòu)及負(fù)調(diào)控?

合成Trp所需要酶類的5個基因E秀姐、D、C痒留、B蠢沿、A頭尾相接串連排列組成結(jié)構(gòu)基因群舷蟀；受其上游的啟動子P和操縱基因O的調(diào)控野宜。

調(diào)控基因trpR的位置遠(yuǎn)離P-O-結(jié)構(gòu)基因群，在其自身的啟動子作用下河胎，以組成性方式低水平表達(dá)調(diào)控蛋白R’仿粹。R’并無活性吭历，當(dāng)提供足夠的Trp時擂橘，Trp與R’結(jié)合使其構(gòu)象改變而成為活性形式R，R可與O特異性結(jié)合恼五，阻遏結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄哭懈，R的阻遏能力僅為lac I產(chǎn)物的1/1000。 這是一種負(fù)性調(diào)控睬罗，即操縱子通常是開放轉(zhuǎn)錄的容达，當(dāng)有效應(yīng)物(Trp為阻遏劑)作用時垂券，則阻遏關(guān)閉轉(zhuǎn)錄。

2）Trp操縱子的衰減調(diào)控?

當(dāng)Trp達(dá)到一定濃度算芯，但還沒有高到能夠活化R使其起阻遏作用的程度時也祠，產(chǎn)生Trp合成酶類的量已經(jīng)明顯降低近速，而且產(chǎn)生的酶量與Trp濃度呈負(fù)相關(guān)削葱。這種調(diào)控現(xiàn)象與Trp操縱子特殊的結(jié)構(gòu)有關(guān)析砸。當(dāng)有一定的Trp存在時，RNA pol會提前終止轉(zhuǎn)錄作郭，產(chǎn)生一個140nt的RNA分子夹攒，而不轉(zhuǎn)錄trp合成的基因胁塞。這種先導(dǎo)序列起到隨Trp濃度升高降低轉(zhuǎn)錄的作用，這段序列就稱為衰減子或弱化子（attenuator)编检。

4允懂、半乳糖操縱子(gal operon)?

Galactose operon包括3個結(jié)構(gòu)基因（gal E、gal T酣倾、gal k）表達(dá)產(chǎn)生的異構(gòu)酶(UDP-galactose-4-epimerase)、半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)移酶(galactose transferase)和半乳糖激酶(galactose kinase)參與Gal代謝置侍，形成UDPGal蜡坊，用于合成細(xì)胞壁赎败。 當(dāng)細(xì)胞中缺乏葡萄糖時僵刮，這些酶可使Gal轉(zhuǎn)變成G-1-P，供細(xì)菌生命活動需要勇吊。

1）gal操縱子的結(jié)構(gòu)：gal操縱子屬于誘導(dǎo)型操縱子汉规。調(diào)節(jié)基因galR距離結(jié)構(gòu)基因galE驹吮、T针史、K及操縱區(qū)O等很遠(yuǎn)，而galR產(chǎn)物對galO的作用與lacI-lacO的作用相同碟狞。Gal是gal操縱子的誘導(dǎo)物啄枕。

2）gal操縱子雙轉(zhuǎn)錄起點的作用?

葡萄糖存在時 ：若無Gal，Gal R可結(jié)合在gal OE和OI上族沃，并相互作用形成環(huán)射亏，從P1近忙、P2的轉(zhuǎn)錄都被阻遏（智润？缺gal時锯玛，P3的作用可能得到體現(xiàn)）攘残。

當(dāng)galR僅結(jié)合在OE時歼郭，P1的轉(zhuǎn)錄被阻遏，但P2被激活泰涂，P2低水平組成性表達(dá)gal操縱子逼蒙。

當(dāng)gal存在時是牢，Gal R的阻遏解除，但由于葡萄糖的存在蹈胡，P1不能啟動而只有P2低水平啟動轉(zhuǎn)錄罚渐。

無葡萄糖存在：若存在gal，gal的阻遏解除源织，依賴于CRP的P1高水平表達(dá)產(chǎn)生利用Gal的酶類谈息，以Gal為能源和碳源轻姿。gal P2在gal P1的上游（部分重疊）互亮，gal P2與CAP位點靠近，在空間位置上CRP的結(jié)合抑制了P2的轉(zhuǎn)錄威根。

5、阿拉伯糖操縱子(ara operon)

阿拉伯糖(arabinose)是可作為碳源的五碳糖炊林。 參與阿拉伯糖代謝酶的基因分布于3個操縱子中，但由一個調(diào)節(jié)基因（araC）的產(chǎn)物調(diào)控奕枝。 araC基因位于另一個操縱子中隘道，它編碼的araC蛋白是這3個操縱子的調(diào)控因子谭梗。

1） araBAD操縱子的結(jié)構(gòu)

阿拉伯糖操縱子上3個結(jié)構(gòu)基因(araB、araA和araD)編碼的3個酶參與阿拉伯糖的降解远舅。 核酮糖激酶(ribulokinase)序六、L-阿拉伯糖異構(gòu)酶(L-arabinose isomerase)和L-核酮糖-5-磷酸-4-差向異構(gòu)酶(L-ribulose-5phosphate-4-epimerase)。

2）阿拉伯糖操縱子的調(diào)控方式

araBAD和araC操縱子中有CRP位點余佃，它們的起始轉(zhuǎn)錄需要cAMP-CRP，因此葡萄糖存在時araBAD和araC操縱子均關(guān)閉步势。AraC蛋白的存在抑制araC和araBAD的表達(dá)坏瘩，當(dāng)無葡萄糖而有Ara存在，Ara可與AraC蛋白結(jié)合使araBAD轉(zhuǎn)錄哪自。araBAD與一個復(fù)合啟動子區(qū)域和一個調(diào)節(jié)基因araC相鄰。araBAD和araC基因的轉(zhuǎn)錄是分別在兩條鏈上以相反的方向進(jìn)行的胧华。

araC的自身調(diào)節(jié) ：當(dāng)AraC水平較低時撑柔，其基因從Pc開始表達(dá)。當(dāng)AraC蛋白濃度高時檀训，由于AraC與AraO1結(jié)合峻凫，而araO1與AraC基因的啟動子重疊譬胎，可阻遏araC基因的表達(dá)堰乔。

翻譯水平的調(diào)控

在原核生物中，mRNA的二級結(jié)構(gòu)和壽命苟翻、核糖體蛋白、稀有密碼子诅炉、營養(yǎng)缺乏的報警物以及反義RNA等都可對翻譯水平進(jìn)行調(diào)控

1季稳、稀有密碼子對翻譯的影響

細(xì)胞可通過翻譯調(diào)控不同蛋白含量的高低仲翎。即使對于同一操縱子上不同的基因，其產(chǎn)物在數(shù)量上也可大不相同玫坛。許多調(diào)控蛋白在細(xì)胞內(nèi)含量很低炕吸，編碼這些蛋白的基因中高頻率地使用了很多稀有密碼子赫模，稀有密碼子對應(yīng)低豐度的tRNA，因此斩祭，翻譯速度受tRNA供應(yīng)的限制，影響了蛋白質(zhì)合成的總量席赂。

2、重疊核苷酸調(diào)控翻譯起始

Trp操縱子中的5個基因中E和Ｄ分別編碼鄰氨基苯甲酸合成酶的不同亞基癞揉，組成四聚體。Ｅ芥牌、Ｄ產(chǎn)物的量一定要保持一種嚴(yán)格的當(dāng)量關(guān)系，否則造成浪費弃理；同樣Ａ和Ｂ基因也是分別編碼色氨酸合成酶的α亞基和β亞基，產(chǎn)量也要求一致笔诵。在E、D兩個基因之間存在著翻譯偶聯(lián)效應(yīng)谢翎。trpE的終止密碼子和trpD的起始密碼子重疊。當(dāng)trpE翻譯終止時褒侧，核糖體并不解離而偶聯(lián)翻譯trpD。trpB和trpA也有同樣的關(guān)系歪脏。

3、核糖體蛋白翻譯水平的調(diào)控

大腸桿菌的核糖體中含有50多種蛋白豪硅，各種核糖體蛋白在體內(nèi)的量是平衡的，它們與rRNA組裝成核糖體嵌溢。 在核糖體組裝時学少，與rRNA結(jié)合的蛋白為關(guān)鍵蛋白，它對核糖體蛋白的合成起調(diào)控作用扣囊，每一個操縱子編碼自己的關(guān)鍵蛋白骂澄，它抑制整個操縱子的表達(dá)坟冲。 某種r蛋白合成過快時健提，關(guān)鍵蛋白可與其模板mRNA上的SD序列結(jié)合而使其不能與核糖體結(jié)合私痹，導(dǎo)致mRNA的降解而使這種r蛋白合成速度降低紊遵。與關(guān)鍵蛋白結(jié)合的rRNA和r蛋白的mRNA有同源性癞蚕。當(dāng)核糖體蛋白的mRNA表達(dá)過量時桦山，關(guān)鍵蛋白較多地與核糖體蛋白的mRNA結(jié)合，導(dǎo)致其不能與rRNA結(jié)合形成核糖體。這樣就可調(diào)控核糖體蛋白的合成。

4酸纲、細(xì)菌營養(yǎng)缺乏調(diào)控

細(xì)菌在葡萄糖缺乏時可產(chǎn)生報警物質(zhì)cAMP⊥獬В可保證其利用其它糖類，如lac操縱子、gal操縱子和ara操縱子等啊片。

培養(yǎng)基中營養(yǎng)缺乏捐寥，蛋白質(zhì)合成停止瞒窒，RNA合成也趨于停止束昵，這種現(xiàn)象稱為嚴(yán)緊控制礁遵。

細(xì)菌缺乏氨基酸時會產(chǎn)生鳥苷四磷酸（ppGpp,魔斑）和鳥苷五磷酸（pppGpp）作為報警物質(zhì)。

細(xì)菌缺乏任何一種氨基酸時政勃，無負(fù)載的tRNA與核糖體A位點結(jié)合稼病，這可能導(dǎo)致與核糖體結(jié)合的應(yīng)急因子Rel A被激活，一個空載的tRNA進(jìn)入A位會生成報警物質(zhì)芍瑞。

5竟贯、反義RNA

反義RNA(anti sense RNA)是與mRNA互補的RNA分子

1）反義RNA的作用

反義RNA能與mRNA分子特異性地互補結(jié)合持际，從而抑制該mRNA的加工與翻譯姥份∈⑴荩可調(diào)控原核細(xì)胞中基因表達(dá)、控制噬菌體溶菌-溶源狀態(tài)以及抑制轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)位作用等拴竹。 通過人工合成反義RNA的基因镇防，并將其導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄出反義RNA扑毡，即能抑制特定基因的表達(dá)，阻斷該基因的功能枉层，有助于了解該基因?qū)?xì)胞生長和分化的作用鸟蜡。同時也有對腫瘤實施基因治療的可能性。

2）反義RNA的作用機(jī)制

①反義RNA直接作用于其靶mRNA的SD序列和（或）編碼區(qū)，引起翻譯的直接抑制或與靶mRNA結(jié)合后引起該雙鏈RNA分子對RNA酶Ⅲ的敏感性增加，使其降解哗总。

②反義RNA與mRNA的SD序列的上游非編碼區(qū)結(jié)合，從而抑制靶mRNA的翻譯功能。其作用機(jī)制可能是反義RNA與靶mRNA的上游序列結(jié)合后阻止了核糖體的結(jié)合辉饱。

③反義RNA可直接抑制靶mRNA的轉(zhuǎn)錄。

3）人工合成構(gòu)建反義RNA

通過人工設(shè)計在天然狀態(tài)下不存在的反義RNA可調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)拣展。

在原核生物中針對SD序列及其附近區(qū)域的反義RNA的作用可能更有效彭沼。

在真核生物中，對應(yīng)于5'端非編碼區(qū)的反義RNA比針對編碼區(qū)的反義RNA更有效备埃。也有實驗表明針對第一內(nèi)含子的反義RNA也同樣有效姓惑。

噬菌體基因表達(dá)調(diào)控

1、噬菌體的兩種發(fā)育途徑

噬菌體是以E. coli為宿主的溫和噬茵體按脚，能在細(xì)菌中繁殖于毙。

1）溶源途徑 ：噬菌體感染E. coli后，將其基因組整合到細(xì)菌染色體上辅搬，隨著細(xì)菌染色體的復(fù)制而復(fù)制唯沮。整合有噬菌體基因組的細(xì)菌稱為溶源菌，這一過程稱為溶源途徑堪遂。溶源化細(xì)菌一般不被同種噬菌體再行感染烂翰，這一現(xiàn)象稱為免疫性。

2）溶菌途徑 ：噬菌體感染宿主后也可以利用細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的養(yǎng)料進(jìn)行繁殖蚤氏，最終使宿主裂解而死亡甘耿，這一過程稱為溶菌途徑。溶源化的細(xì)菌受某些外界物理或化學(xué)因素(如紫外線竿滨、絲裂霉素C等)的作用原噬茵體便脫離細(xì)菌染色體而進(jìn)行自主復(fù)制佳恬，于是細(xì)菌裂解捏境，游離出大量的噬菌體，這一過程稱為誘導(dǎo)毁葱。

2垫言、噬菌體基因組

噬菌體基因組為雙鏈線狀DNA分子。噬菌體的DNA分子兩端為粘性末端（cohesive, cos）倾剿，由12bp的回文序列組成筷频，其中有10個是G/C，可牢固地配對前痘，使進(jìn)入細(xì)菌的DNA分子成環(huán)凛捏。 的一個轉(zhuǎn)錄單位則包括功能上并不直接相關(guān)的更多基因（不同于大腸桿菌）

基因組分4大基因簇：

1）與調(diào)節(jié)控制有關(guān)的調(diào)節(jié)區(qū)(regulation) ：N編碼的N蛋白抗終止子tL1、tR1和tR2芹缔；Q編碼的Q蛋白抗終止子tR4坯癣。cⅠ、cⅡ和cⅢ基因編碼的CⅢ蛋白使CⅡ蛋白穩(wěn)定最欠，CⅡ和CⅢ蛋白能使cⅠ基因啟始轉(zhuǎn)錄示罗，CⅠ蛋白是阻遏物，能使與復(fù)制成熟和裂解等有關(guān)基因都不轉(zhuǎn)錄芝硬，使噬菌體處于溶源狀態(tài)蚜点。Cro蛋白(控制另一種調(diào)節(jié)蛋白，control of repressor and other things)對cⅠ和cro基因的轉(zhuǎn)錄起負(fù)調(diào)控作用拌阴。

2）與重組有關(guān)的區(qū)域(recombination)：重組區(qū)基因主管的整合和割離绍绘，xis編碼割離酶，int編碼整合酶

3）與復(fù)制有關(guān)的復(fù)制區(qū)(replication)：O皮官、P基因

4）結(jié)構(gòu)基因區(qū)：包括頭脯倒、尾、裝配和裂解有關(guān)的基因

基因組也可根據(jù)各操縱子轉(zhuǎn)錄的先后順序分成早期捺氢、晚早期和晚期等3期

基因組的調(diào)控區(qū)有4 個操縱子：

1） 總控制操縱子：CⅠ 蛋白操縱子（左向）

2） 左向早期操縱子：PL1 可轉(zhuǎn)錄出L1 和L2 的mRNA

3）右向早期操縱子：PR1 可轉(zhuǎn)錄 出R1 藻丢、R2 、R3 的mRNA 摄乒。

4）右向晚期操縱子：PR’可轉(zhuǎn)錄出R4和R5的mRNA悠反。

3、DNA的基因表達(dá)調(diào)控

噬菌體于其他體系比較的最大特點在于抗終止馍佑，抗終止蛋白可解除弱終止子的作用而使轉(zhuǎn)錄進(jìn)行進(jìn)行

1）噬菌體溶菌途徑的建立

①λphage 進(jìn)入細(xì)菌后成環(huán)狀

②CⅡ斋否、CⅢ、O拭荤、P蛋白的合成

③在CⅡ茵臭、CⅢ蛋白作用下，PRE（PRE主管建立溶源舅世，repressor for establishment of lysogeny旦委，位于cro和cⅡ之間）的操縱子向左轉(zhuǎn)錄了包括cⅠ的基因奇徒。

④CⅠ和Cro是調(diào)節(jié)蛋白（Cro由PR編碼） ，CⅠ和Cro都可結(jié)合于左右2個操縱子上缨硝，但與每個操縱子中的不同位點的親和力不同摩钙。

⑤是否進(jìn)入溶菌途徑在于CⅠ和Cro與各個操縱基因的結(jié)合（Cro是進(jìn)入溶菌途徑的關(guān)鍵蛋白）。

2）溶源途徑的建立

①λphage DNA進(jìn)入細(xì)菌首先表達(dá)N和Cro查辩，此后左向的PN轉(zhuǎn)錄繼續(xù)延伸使CⅢ表達(dá)胖笛，同時右向的轉(zhuǎn)錄使CⅡ表達(dá)。

②CⅠ是進(jìn)入溶源途徑的關(guān)鍵蛋白宜岛。CⅠ表達(dá)（PRM长踊、PRE)需CⅡ和CⅢ的幫助。寄主hfl產(chǎn)物可水解CⅡ谬返。因此之斯，hfl產(chǎn)物對CⅠ是負(fù)效應(yīng)日杈。

③hfl表達(dá)受cAMP負(fù)調(diào)控遣铝，寄主細(xì)胞碳源和能源缺乏時，cAMP增高莉擒。使hfl產(chǎn)物活性降低酿炸，同時，CⅢ抑制hfl產(chǎn)物活性涨冀。因此填硕，CⅡ增加。

④寄主himA受cAMP-CAP正調(diào)控鹿鳖，himA參與λ 與寄主染色體整合（寄主整合酶在碳源饋乏時活性也增高）扁眯。

⑤phage感染復(fù)數(shù)（multiplicity of infection，MoI)高時翅帜，CⅡ由單體轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘墓丫垠w姻檀，與CⅢ一起幫助PRE轉(zhuǎn)錄出CⅠ，CⅠ可抑制cro的表達(dá)涝滴，進(jìn)入溶源途徑绣版。因此，營養(yǎng)耗竭歼疮、噬菌體感染復(fù)數(shù)高時進(jìn)入溶源途徑杂抽。