原核生物基因表达调控部分课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 原核基因表达调控模式,一、原核基因表达调控总论,1.,基因表达调控的基本概念,2.,原核基因表达调控机制,二、转录水平上的调控（,transcriptional regulation),1.,乳糖操纵子与负控诱导系统,2.,色氨酸操纵子与负控阻遏系统,三、转录后水平上的调控（,post-transcriptional regulation),mRNA,加工成熟水平上的调控（,differential processing of RNA transcript,）,四、翻译水平上的调控（,differential translation of mRNA),1,）翻译起始的调控,2,）稀有密码子对翻译的影响,3,）重叠基因对翻译的影响,4,）,Poly(A),对翻译的影响,5,）翻译的阻遏,6,）魔斑核苷酸水平对翻译的影响,7,）不同的,mRNA,翻译能力的差异,8,）反义,RNA,对翻译的影响,第一节 基因表达调控的基本概念,一、基因表达（,gene expression,）：,从,DNA,到蛋白质的过程，即基因的转录与翻译过程。（,rRNA,、,tRNA,编码基因转录合成,RNA,的过程也属于基因表达）。,二、基因调控（,gene regulation):,从,DNA,到蛋白质这一转录和翻译过程的调节。,Gene transcription and translation,三 基因表达的方式,1,、组成型表达（,constitutive expression):,指不太受环境因素或代谢状态影响的一类基因表达。,管家基因,(housekeeping gene),：指在个体的整个生命周期中、在所有的组织细胞中持续表达的基因。,2,、适应型表达（,adaptive expression,）：指受环境因素或代谢状态影响变化较大的一类基因表达。,1,）可诱导的基因,(inducible gene),应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导,(induction),，这类基因被称为可诱导基因。,2,）可阻遏的基因,(repressible gene),随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏,(repression),，相应的基因被称为可阻遏基因。,四 基因表达的规律,-,时间性和空间性,1,、时间特异性（,temporal specificity,）,按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性。,2,、空间特异性,(spatial specificity),在个体生长的全过程，某种基因产物在个体中按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性。,基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性,(cell or tissue specificity),。,第二节 原核基因表达调控机制,一、原核基因表达调控环节,二、操纵子学说,三、原核基因调控机制的类型与特点,一、原核基因表达调控环节,1,、转录水平上的调控（,transcriptional regulation,）,2,、转录后水平上的调控（,post-transcriptional regulation,）,-,mRNA,加工成熟水平上的调控,3,、翻译水平上的调控,二、操纵子学说,(operon theory),1,、操纵子模型,(operon model),的提出,操纵子学说是关于原核生物基因结构及其表达调控的学说。由法国巴斯德研究所著名科学家,Jacob,和,Monod,在,1961,年首先提出，他们据此调控模式预言了,mRNA,的存在，导致,mRNA,的发现，获,1965,年诺贝尔生理学和医学奖。,Jacob and Monod,2,、操纵子,(operon),的概念,是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。,三、原核基因调控机制的类型与特点,根据调控机制的不同：,1,、正转录调控,（,positive transcription regulation),1,）正控诱导系统,2,）正控阻遏系统,2,、负转录调控,(nagetive transcription regulation),1,）负控诱导系统,2,）负控阻遏系统,原核生物的转录调控体系,1,、正转录调控,在没有调节蛋白存在时基因是关闭的，加入调节蛋白后基因活性就被开启，这样的调控称为正转录调控。在该系统中，调节基因的产物是激活蛋白（,activator),，根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导系统和正控阻遏系统。,正控诱导系统,正控阻遏系统,2,、负转录调控,调节基因的产物是阻遏蛋白（,repressor,），起着阻止结构基因转录的作用。根据其作用特征又可分为负控诱导系统和负控阻遏系统。,负控诱导系统,负控阻遏系统,第三节 乳糖操纵子,(lac operon),一、乳糖操纵子的结构,二、酶的诱导,lac,体系受调控的证据,三、乳糖操纵子调控模型,四、影响因子,五、,CAP,的正调控与协调调控,六、,Lac,操纵子中的其他问题,一、乳糖操纵子的结构,LacZ,编码,-,半乳糖苷酶,(,将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖,);LacY,编码,-,半乳糖苷透过酶,(,使外界的,-,半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌的原生质膜进入细胞内,),；,LacA,编码,-,半乳糖苷乙酰基转移酶,(,乙酰辅酶,A,上的乙酰基转到,-,半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖,),。,二、酶的诱导,lac,体系受调控的证据,安慰性诱导物：,如果某种物质能够诱导细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被称为安慰性诱导物，如,IPTG（,异丙基-,D-,硫代半乳糖苷）和巯甲基半乳糖甘（,TMG),。,(,乳糖会被其诱导合成的,-,半乳糖苷酶催化降解，从而使其浓度不断发生变化）。,三、乳糖操纵子调控模型,主要内容：,1,、,Z,、,Y,、,A,基因的产物由同一条多顺反子,mRNA,所编码；,2,、该,mRNA,分子的启动子,P,紧接着,O,区，位于,I,与,O,之间不能单独起动合成,-,半乳糖苷酶和透过酶的生理过程；,3,、操纵区是,DNA,上的一小段序列（仅为,26bp,），是阻遏物的结合位点；,4,、当阻遏物与操纵区结合时，,lac mRNA,的转录起始受到抑制；,5,、诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵区结合，从而激发,lac mRNA,的合成。,三、乳糖操纵子调控模型,1,、,Z,、,Y,、,A,基因的产物由同一条多顺反子,mRNA,所编码；,三、乳糖操纵子调控模型,2,、该,mRNA,分子的启动子紧接着,O,区，位于,I,与,O,之间不能单独起动合成,-,半乳糖苷酶和透过酶的生理过程；,三、乳糖操纵子调控模型,3,、操纵区是,DNA,上的一小段序列（仅为,26bp,），是阻遏物的结合位点；,三、乳糖操纵子调控模型,4,、当阻遏物与操纵区结合时，,lac mRNA,的转录起始受到抑制。,5,、诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵区结合，从而激发,lac mRNA,的合成。,1,、,lac,操纵子的本底水平表达,有两个矛盾是操纵子理论所不能解释的：,1,）诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，而转运诱导物需要透过酶，后者的合成需要诱导；,解释：一些诱导物可以在透过酶不存在时进入细胞？,一些透过酶可以在没有诱导物的情况下合成？,2,）真正的诱导物是异构乳糖而非乳糖，前者是在,-,半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有,-,半乳糖甘酶的预先存在。,解释：,本底水平的组成型合成：非诱导状态下有少量的,lac mRNA,合成。,四、影响因子,四、影响因子,2,、大肠杆菌对乳糖的反应,培养基：甘油,按照,lac,操纵子本底水平的表达，每个细胞内有几个分子的,-,半乳糖苷酶和,-,半乳糖苷透过酶；,培养基：加入乳糖,四、影响因子,3,、阻遏物,lac I,基因产物及功能,Lac,操纵子阻遏物,mRNA,是由弱启动子控制下组成型合成的，每个细胞中有,5-10,个阻遏物分子。当,I,基因由弱启动子突变成强启动子，细胞内就不可能产生足够的诱导物来克服阻遏状态，整个,lac,操纵子在这些突变体中就不可诱导。,四、影响因子,4,、葡萄糖对,lac,操纵子的影响,代谢物阻遏效应（葡萄糖效应）：,如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中，,lac,操纵子处于阻遏状态，不能被诱导；一旦耗尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导,lac,操纵子表达分解乳糖所需的三种酶。,四、影响因子,5,、,cAMP,与代谢物激活蛋白,代谢物激活蛋白（,CAP,）,/,环腺甘酸受体蛋白（,CRP,）,五,CAP,的正调控与协调调节,（一）,CAP,的正调控：,1,、细菌中的,cAMP,含量与葡萄糖的分解代谢有关。当环境中无葡萄糖可供利用时，,cAMP,含量就升高，,cAMP,与,CRP,结合变为,CAP,，并以二聚体的方式与特定的,DNA,序列结合，,1ac,操纵子的结构基因表达；相反，当有葡萄糖存在时，,cAMP,浓度降低，,CRP,不能被活化，即,cAMP,不能与,CRP,结合变为,CAP,，,1ac,操纵子的结构基因表达下降。在,1ac,操纵子的启动子,P1ac,上游端有一段与,Plac,部分重叠的序列，能与,CAP,特异结合，称为,CAP,结合位点,(CAP binding site),。,CAP,与这段序列结合时，可增强,RNA,聚合酶的转录活性，使转录提高,50,倍。由于,P1ac,是弱启动子，单纯因乳糖的存在发生去阻遏使,1ac,操纵子转录开放，还不能使细胞很好利用乳糖，必须同时有,CAP,来加强转录活性，细菌才能合成足够的酶来利用乳糖。,1ac,操纵子的强诱导既需要有乳糖的存在，又需要没有葡萄糖可供利用，通过,CAP,的正调控作用，细菌才能充分利用乳糖。,CAP,的正调控,（一）,CAP,的正调控,2,、,cAMP,和,CRP,都是合成,lac mRNA,所必需的。,cAMP-CRP,复合物是激活,lac,的重要组成部分，细菌对此复合物的需要是独立的，与阻遏体系无关，转录必须有,cAMP-CRP,复合物结合在,DNA,的启动子区域上，与启动子区的结合是转录起始所必需的。,3,、当阻遏蛋白封闭转录时，,cAMP-CRP,对该系统不能发挥作用，如无,cAMP-CRP,存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。,4,、,cAMP-CRP,是一个不同于阻遏物的正调控因子，而,lac,操纵子的功能是在这两个相互独立的调控体系作用下实现的。,（一）,CAP,的正调控,（二）,协调调节,-CAP,的正调控与,Lac,负调控的共同调节,（二）协调调节,-CAP,的正调控与,Lac,负调控的共同调节,（二）协调调节,-CAP,的正调控与,Lac,负调控的共同调节,（二）协调调节,-CAP,的正调控与,Lac,负调控的共同调节,（二）协调调节,-CAP,的正调控与,Lac,负调控的共同调节,六、,Lac,操纵子中的其他问题,1,、,A,基因及其生理功能,A,基因虽然不在乳糖降解中起作用，但它抑制了,-,半乳糖苷酶产物的有害性衍生物在细胞内积累，在生物进化中是有意义的。,-,半乳糖苷酶：透过酶：乙酰基转移酶,=1,：,0.5,：,0.2,Lac,基因产物的量在翻译水平上受到调控：,（,1,）,lac mRNA,可能与翻译过程中的核糖体相脱离，从而终止蛋白质链的翻译；,（,2,）在,lac mRNA,分子内部，,A,基因比,Z,基因更容易受内切酶作用发生降解。,2,、,lac,基因产物数量上的比较,3,、操纵子的融合与基因工程,操纵子在自然条件下可能发生融合，典型的例子是,lac,操纵子与负责嘌呤合成的,pur,操纵子的偶联。,Lac,启动子是一个很强的启动子，通过它可以使较弱启动子的转录增强，从而增加蛋白质的合成量。,第四节 色氨酸操纵子,（,trp operon,）,一、色氨酸操纵子的结构及特点,二、色氨酸操纵子的阻遏系统,三、色氨酸操纵子的弱化系统,四、,Trp,操纵子中的阻遏作用与弱化作用,一、色氨酸操纵子的结构及特点,（一）色氨酸操纵子的结构,一、色氨酸操纵子的结构及特点,（一）色氨酸操纵子的结构,色氨酸是构成蛋白质的组分，一般的环境难以给细菌提供足够的色氨酸，细菌要生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸，但是一旦环境能够提供色氨酸时，细菌就会充分利用外界的色氨酸、减少或停止合成色氨酸，以减轻自己的负担。细菌所以能做到这点是因为有色氨酸操纵子（,trp,operon,）的调控。,一、色氨酸操纵子的结构及特点,（一）色氨酸操纵子的结构,（二）、色氨酸操纵子的特点,:,1,、,trpR,和,trpABCDE,不连锁；,2,、操纵基因在启动子内,3,、有衰减子,(attenuator)/,弱化子,4,、启动子和结构基因不直接相连，二者被前导序列,(Leader sequence),所,隔开,二、,trp,操纵子的阻遏系统,1,、色氨酸操纵子属于一种负性调控的、可阻遏的操纵子（,repressible operon,），这类操纵子通常是开放转录的，当有效应物（色氨酸为阻遏剂）作用时则阻遏关闭转录，其调控可使细菌处在生存繁殖最经济最节省的状态。,二、,trp,操纵子的阻遏系统,2,、低,Trp,时：,阻遏物不结合操纵基因,;,3,、高,Trp,时：,阻遏物,+Trp,结合操纵基因,4,、,trp,操纵子的负控阻遏机制,合成色氨酸所需酶类的基因,E,、,D,、,C,、,B,、,A,首尾相接串连排列组成结构基因群，受其上游的启动子,Ptrp,和操纵子,O,的调控,;,调控基因,trpR,的位置远离,P-O-,结构基因群，在其自身的启动子作用下，以组成性方式低水平表达其编码分子量为,47000,的无活性的调控蛋白,R,，,R,没有与,O,结合的活性,;,3),当环境中,trp,浓度较低时，,R,由于,trp,的缺乏，构象处于失活状态，,R,不能与,0,特异性亲和结合，从而结构基因得以转录；,4,）当环境能提供足够浓度的色氨酸时，,R,与色氨酸结合后构象变化而活化，就能够与,O,特异性亲和结合，阻遏结构基因的转录。,二、,trp,操纵子的阻遏系统,三、色氨酸操纵子的弱化系统,（,attenuation),1,、弱化机制的发现,2,、弱化子（,attenuator,）,3,、前导序列（,leader sequence,）,4,、,trp,操纵子的弱化机制,5,、转录的弱化理论,1,、弱化机制的发现,1,）,trp,浓度与合成,trp,的酶量的实验观察,当色氨酸达到一定浓度、但还没有高到能够活化调节蛋白,R,使其起阻遏作用的程度时，产生色氨酸合成的酶的量就已经明显降低，而且产生的酶量与色氨酸浓度呈负相关，这种调控现象与色氨酸操纵子特殊的结构有关。,三、色氨酸操纵子的弱化系统,（,attenuation),1,、弱化机制的发现,2,）阻遏机制不能完满解释的一个实验现象,在高,trp,和低,trp,浓度下，,trp,操纵子的表达水平相差约,600,倍，然而阻遏作用仅使转录降低,70,倍；使阻遏物失活突变不能完全消除色氨酸对,trp,操纵子表达的影响（说明：,trp,操纵子的这种调控与阻遏物的控制无关）；,3,）通过缺失突变株的研究发现,trp mRNA5,端,trpE,基因的起始密码前一个长,162bp,的,mRNA,片段称为前导序列，其中,123-150,位碱基序列的缺失会导致,trp,基因的表达提高,6-10,倍（在阻遏细胞和组成性突变的细胞内均相同）；,三、色氨酸操纵子的弱化系统,（,attenuation),2,、弱化子,（,attenuator,）,1,）概念：在,DNA,上用于终止和减弱转录的一段核甘酸序列（,trp,操纵子：,123-150,区）。,2,、弱化子,（,attenuator,）,2,）,trp,弱化子结构示意图,2,、弱化子,（,attenuator,）,2,）,Trp,弱化子终子区,研究引起终止的,mRNA,碱基序列，发现该区,mRNA,通过自我配对可以形成茎,-,环结构，有典型的终止子特点。,2,、弱化子,（,attenuator,）,3,）作用：终止或减弱,trp,基因的转录。,3,、前导序列,1,）概念：,trp mRNA5,端,trpE,基因的起始密码前一个长,162bp,的,mRNA,片段，它是由,DNA,上的前导区编码生成的。,3,、前导序列,2,）作用：终止或减弱,trp,基因的转录，产生一个仅有,140,个核苷酸的,RNA,分子（解释了,123-150,区序列的缺失会导致转录增强的原因）。,3,、前导序列,3,）前导序列特征分析,a.,前导区的序列测定：,trp,操纵子前导区的碱基序列已全部测定，它是,trp mRNA5,端,trpE,基因的起始密码前长,162bp,的,mRNA,片段。,b.,前导区的序列分析：,完整的前导序列可分为,1,、,2,、,3,、,4,区域，这四个区域的片段能以两种不同的方式进行碱基配对，有时以,1-2,和,3-4,配对；有时只以,2-3,方式互补配对。核糖体经过前导区继续翻译的能力控制着这两种结构的转换，它决定,mRNA,是否形成终止所需的结构。前导序列的终止区与一般的转录终止位点特点相同，具有成串的,U,和潜在的能形成茎环的二重对称结构。,c.RNaseT1,降解实验（此酶不水解配对的,RNA,）证明配对方式：表明纯化的,trp,前导序列中只有,1-2,和,3-4,的配对方式，由此定位的,3-4,配对区正好位于终止密码子识别区，当这个区域发生破坏自我碱基突变，有利于转录的继续进行。,3,、前导序列,4,）前导肽,前导序列中含有编码由,14,个氨基酸组成的短肽的开放阅读框，其序列中有,2,个色氨酸相连，在此开放阅读框前有核糖体识别结合位点（,RBS,）序列，提示这段短开放阅读框在转录后是能被翻译的。,指由,mRNA,上的前导序列合成的一段含,14,个氨基酸的短肽，它可在翻译水平上控制前导区转录的终止。当氨基酸缺乏时，前导肽不能形成。,4,、,Trp,操纵子的弱化机制,4,、,Trp,操纵子的弱化机制,4,、,Trp,操纵子的弱化机制,4,、,Trp,操纵子的弱化机制,4,、,Trp,操纵子的弱化机制,4,、,Trp,操纵子的弱化机制,5,、转录的弱化理论,1,）,mRNA,转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的，在前导肽基因中有两个相邻的色氨酸密码子，在翻译时对,tRNA,Trp,的浓度十分敏感。,2,）当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的,tRNA,Trp,也少，由此推断，翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢，当,4,区被转录完成时，核糖体才进行到,1,区（或停留在两个相邻的色氨酸密码子处），这时的前导区结构是,2-3,配对，不形成,3-4,配对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将色氨酸操纵子中的结构基因全部转录完毕为止。,5,、转录的弱化理论,3,）当培养基中色氨酸浓度高时，核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子，在,4,区被转录之前，核糖体就到达,2,区，这样使,2-3,不能配对，,3-4,区可以自由配对形成茎,-,环式的终止子结构，使得只有约,10,的,RNA,聚合酶能继续参与色氨酸操纵子结构基因的转录。由此可见，弱化子对,RNA,聚合酶转录的终止依赖于前导肽翻译中核糖体所处的位置，而细胞中色氨酸存在与否，决定了,mRNA,转录的弱化子结构，使弱化子中,1,、,2,、,3,、,4,区域呈现竞争性配对，从而产生弱化效应，这是色氨酸操纵子第二水平调控的机制。,4,）色氨酸含量变化对阻遏过程和弱化过程的作用方向是相同的。前者主要控制操纵子基因表达的启动，而后者主要决定转录和翻译是否能继续进行下去。,四、,Trp,操纵子中的阻遏作用与弱化作用,1,、阻遏和衰减机制虽然都是在转录水平上进行的调控，但是它们的作用机制完全不同，前者控制转录的起始，后者控制转录起始后是否继续下去；,2,、衰减作用是比阻遏作用更为精细的调节，细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足，因为阻遏作用只能使转录不起始，对于已经起始的转录，只能通过弱化作用使之中途停下来；,3,、阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少；弱化作用的信号则是细胞内载有色氨酸的,tRNA,的多少；,4,、阻遏作用通过激活阻遏蛋白,R,来控制转录的进行，而弱化作用则是通过前导肽的翻译来控制转录的进行。,细菌细胞内这两种作用相辅相成,体现着生物体内精密的调控作用。,The ara operon,The ara operon,The gal,operon,第五节、转录后水平上的调控,（,post-transcriptional regulation),mRNA,加工成熟水平上的调控,1,、,mRNA,加工成熟水平上的调控,（,differential processing of RNA transcript,）,原核生物中转录生成的,mRNA,为多顺反子，原核生物中没有核模，所以转录与翻译是连续进行的，往往转录还未完成，翻译已经开始了，因此原核生物中转录生成的,mRNA,没有特殊的转录后加工修饰过程；原核生物,5,端无帽子，,3,端无,poly(A),尾（即使有也很短）。,2,、,tRNA,、,rRNA,的加工（在真核生物基因调控中讲述）。,一、翻译起始的调控,1,、,RBS,（核糖体结合位点）,-mRNA,链上起始密码子,AUG,上游的一段非翻译区，在,RBS,中用,SD,（,Shine Dalgarno),序列，长度一般为,5,个核苷酸。该序列与核糖体,16srRNA,的,3,端互补配对，处使核糖体与,mRNA,的结合；利于翻译的起始；,RBS,的结合强度取决于,SD,序列的结构及其与起始密码子,AUG,之间的距离。,SD-4-10,（,9,）,-AUG,2,、,mRNA,的二级结构也是翻译起始调控的重要因素。,mRNA 5,端的空间结构直接影响到核糖体的,30s,亚基与,mRNA,的结合,。,第六节、翻译水平上的调控（,differential translation of mRNA),二、稀有密码子对翻译的影响,dnaG(,引物酶,)RNA,引物,dnaG,、,rpoD,和,rpsU,属于大肠杆菌基因,组上的同一个操纵子,50,个拷贝的,dnaG,蛋白、,2800,个拷贝的,rpoD,和,40000,个拷贝的,rpsU,二、稀有密码子对翻译的影响,几种蛋白质中异亮氨酸密码子使用频率比较,蛋白质,AUU%,AUC%,AUA%,结构蛋白,37,62,1,亚基,26,74,0,DnaG,蛋白,36,32,32,细胞内对应于稀有密码子的,tRNA,较少，高频率使用这些密码子的基因翻译过程容易受阻，影响了蛋白质合成的总量。,三、重叠基因对翻译的影响,trpE,苏氨酸苯丙氨酸终止,ACU -UUC -UGA -UGG -CU,AUG GCU,甲硫氨酸,-,丙氨酸-,trpD,TrpB,-,谷氨酸,-,异亮氨酸,-,终止,GAA,-,AUG,-,UGA,-,UGG,-,AA,AUG,-GAA,甲硫氨酸,-,谷氨酸,-trpA,翻译终止时核糖体立即处在起始环境中，这种重叠的密码子保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制。,三、重叠基因对翻译的影响,四、,poly(A),尾对翻译的影响,mRNA3,端,poly(A),的长短对翻译效率有很大影响。营养细胞和发育早期细胞显著的不同是,mRNA,上核糖体的多少和,mRNA,上,poly(A),的长短；细胞中蛋白质合成旺盛时，,mRNA,链上的,poly(A),尾也较长；当某些,mRNA,链不再被翻译时，核糖体就被释放出来，其,poly(A),也相应缩短。,五、翻译的阻遏（,translation repression),组成核糖体的蛋白共有,50,多种，它们的合成严格保持与,rRNA,相应的水平。当有过量核糖体游离蛋白质存在时，即引起它自身以及有关蛋白质合成的阻遏。这种在翻译水平上的阻遏作用称为翻译阻遏。对核糖体蛋白质起翻译阻遏作用的调节蛋白质均为能直接和,rRNA,相结合的核糖体蛋白质，它们由于能和自身的,mRNA,起始控制部位相结合而影响翻译。,六、,魔斑核苷酸水平对翻译的影响,细胞如何保证蛋白质合成的总速度与蛋白质合成机器主要成分,rRNA,的合成速率相一致，保证在不进行蛋白质合成时没有,RNA,的合成。起这个调控作用的最早信号是空载氨基酸的,tRNA,。,当细菌处于贫瘠的生长环境，缺乏氨基酸供给蛋白质合成，它们即关闭大部分的代谢活性，这种现象称为严紧控制（,stringent control),，即细菌为节省其贮存物将代谢活性降至最低，借以度过艰难时期，等待培养条件的改善。核糖体上不负载氨基酸的,tRNA,是细胞产生严紧控制的信号。任何一种氨基酸的缺乏，或突变导致任何一种氨基酰,tRNA,合成酶的失活都将引起严紧控制生长代谢的反应。其调节物质是鸟苷四磷酸（,ppGpp,）和鸟苷五磷酸（,pppGpp,），它们是由空载的,tRNA,诱导活化焦磷酸转移酶而合成出来的。,七、不同的,mRNA,翻译能力的差异,mRNA,的翻译能力主要受控于,5,端的核糖体结合部位（,SD,序列）。强的控制部位造成翻译起始频率高，反之则翻译频率低。此外，,mRNA,采用的密码系统也会影响其翻译速度，大多数氨基酸由于密码子的简并性而具有不止一种密码子，它们对应,tRNA,的丰度可以差别很大，因此采用常见密码子的,mRNA,翻译速度快，而稀有密码子比例高的,mRNA,翻译速度慢。多顺反子,mRNA,在进行翻译时，通常核糖体完成一个编码区的翻译后即脱落和结离，然后在下一个编码区上游重新形成起始复合物。当各个编码区翻译频率和速度不同时，它们合成的蛋白质的量也就不同。,八、反义,RNA,（,antisense RNA),对翻译的影响,反义,RNA,也可调节,mRNA,的翻译功能。所谓反义,RNA,，即是指具有互补序列的,RNA,。,1983,年，,Mizuno,等以及,Simons,和,kleckner,同时发现反义,RNA,的调节作用，从而揭示了一种新的基因表达调控机制。,反义,RNA,可以通过互补序列与特定的,mRNA,相结合，结合位置包括,mRNA,结合核糖体的序列（,SD,序列）和起始密码子,AUG,从而抑制,mRNA,的翻译，因此，它们称这类,RNA,为干扰,mRNA,的互补,RNA,（,mRNA interfering complementary RNA,micRNA),对于反转录病毒，其反义,RNA,链即（,-,）,RNA,链通过互补序列与特定的（,+,）,RNA,链相结合，结合位置包括（,+,）,RNA,结合核糖体的序列（,SD,序列）和起始密码子，从而抑制（,+,）,RNA,链作为,mRNA,翻译表达病毒蛋白的作用。,反义,RNA,有三种作用方式：,1,、与,mRNA 5,端非翻译区包括,SD,序列相结合，直接抑制翻译。,2,、与,mRNA 5,端编码区起始密码子,AUG,结合，抑制,mRNA,翻译起始。,3,、与,mRNA,的非编码区互补结合，使,mRNA,构象改变，影响其与核糖体结合，间接抑制了,mRNA,的翻译。,反义,RNA,调控,Tn10,转位酶基因的表达示意图,谢谢,