原核基因表達(dá)調(diào)控方式?
原核基因表達(dá)調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平,也有翻譯水平的調(diào)控,下面為你詳細(xì)介紹:
在轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控中,操縱子模型是原核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要方式。操縱子是由功能上相關(guān)的一組基因串聯(lián)在一起,包括結(jié)構(gòu)基因、操縱基因和啟動(dòng)子等部分。例如乳糖操縱子,它包含Z、Y、A三個(gè)結(jié)構(gòu)基因,分別編碼β - 半乳糖苷酶、通透酶和乙?;D(zhuǎn)移酶。當(dāng)環(huán)境中缺乏葡萄糖而有乳糖存在時(shí),乳糖作為誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白構(gòu)象改變,不能結(jié)合到操縱基因上,RNA聚合酶可以順利通過(guò)啟動(dòng)子并沿DNA鏈移動(dòng),轉(zhuǎn)錄出mRNA,進(jìn)而翻譯出利用乳糖的相關(guān)酶,開(kāi)啟基因表達(dá)。相反,當(dāng)有葡萄糖存在時(shí),細(xì)胞優(yōu)先利用葡萄糖,此時(shí)cAMP濃度降低,cAMP與CAP(分解代謝物基因激活蛋白)復(fù)合物減少,不能有效結(jié)合到啟動(dòng)子附近的CAP結(jié)合位點(diǎn),導(dǎo)致RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合受阻,基因表達(dá)受到抑制。
除了操縱子調(diào)控,還有衰減子調(diào)控。以色氨酸操縱子為例,當(dāng)細(xì)胞內(nèi)色氨酸濃度較高時(shí),核糖體能夠快速通過(guò)前導(dǎo)肽編碼區(qū),使轉(zhuǎn)錄提前終止,這種調(diào)控方式稱為衰減作用。因?yàn)榍皩?dǎo)肽中有兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子,當(dāng)色氨酸充足時(shí),核糖體迅速通過(guò)該區(qū)域,使mRNA形成特定的二級(jí)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄終止;而當(dāng)色氨酸缺乏時(shí),核糖體停滯在色氨酸密碼子處,mRNA形成另一種結(jié)構(gòu),使轉(zhuǎn)錄可以繼續(xù)進(jìn)行。
在翻譯水平上,mRNA的穩(wěn)定性影響基因表達(dá)。mRNA的半衰期短,其合成和降解速度都較快,這使得原核生物能迅速適應(yīng)環(huán)境變化。此外,反義RNA也能調(diào)控翻譯過(guò)程,反義RNA可以與mRNA互補(bǔ)配對(duì),影響mRNA與核糖體的結(jié)合,從而抑制翻譯的起始。同時(shí),核糖體蛋白的自身調(diào)控也很重要,當(dāng)細(xì)胞內(nèi)某種核糖體蛋白過(guò)剩時(shí),它可以結(jié)合到自身mRNA上,阻止其翻譯,維持細(xì)胞內(nèi)各種核糖體蛋白的平衡。
在轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控中,操縱子模型是原核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要方式。操縱子是由功能上相關(guān)的一組基因串聯(lián)在一起,包括結(jié)構(gòu)基因、操縱基因和啟動(dòng)子等部分。例如乳糖操縱子,它包含Z、Y、A三個(gè)結(jié)構(gòu)基因,分別編碼β - 半乳糖苷酶、通透酶和乙?;D(zhuǎn)移酶。當(dāng)環(huán)境中缺乏葡萄糖而有乳糖存在時(shí),乳糖作為誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白構(gòu)象改變,不能結(jié)合到操縱基因上,RNA聚合酶可以順利通過(guò)啟動(dòng)子并沿DNA鏈移動(dòng),轉(zhuǎn)錄出mRNA,進(jìn)而翻譯出利用乳糖的相關(guān)酶,開(kāi)啟基因表達(dá)。相反,當(dāng)有葡萄糖存在時(shí),細(xì)胞優(yōu)先利用葡萄糖,此時(shí)cAMP濃度降低,cAMP與CAP(分解代謝物基因激活蛋白)復(fù)合物減少,不能有效結(jié)合到啟動(dòng)子附近的CAP結(jié)合位點(diǎn),導(dǎo)致RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合受阻,基因表達(dá)受到抑制。
除了操縱子調(diào)控,還有衰減子調(diào)控。以色氨酸操縱子為例,當(dāng)細(xì)胞內(nèi)色氨酸濃度較高時(shí),核糖體能夠快速通過(guò)前導(dǎo)肽編碼區(qū),使轉(zhuǎn)錄提前終止,這種調(diào)控方式稱為衰減作用。因?yàn)榍皩?dǎo)肽中有兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子,當(dāng)色氨酸充足時(shí),核糖體迅速通過(guò)該區(qū)域,使mRNA形成特定的二級(jí)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄終止;而當(dāng)色氨酸缺乏時(shí),核糖體停滯在色氨酸密碼子處,mRNA形成另一種結(jié)構(gòu),使轉(zhuǎn)錄可以繼續(xù)進(jìn)行。
在翻譯水平上,mRNA的穩(wěn)定性影響基因表達(dá)。mRNA的半衰期短,其合成和降解速度都較快,這使得原核生物能迅速適應(yīng)環(huán)境變化。此外,反義RNA也能調(diào)控翻譯過(guò)程,反義RNA可以與mRNA互補(bǔ)配對(duì),影響mRNA與核糖體的結(jié)合,從而抑制翻譯的起始。同時(shí),核糖體蛋白的自身調(diào)控也很重要,當(dāng)細(xì)胞內(nèi)某種核糖體蛋白過(guò)剩時(shí),它可以結(jié)合到自身mRNA上,阻止其翻譯,維持細(xì)胞內(nèi)各種核糖體蛋白的平衡。

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