生物化學(xué)與分子生物學(xué)/操縱子

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生物化學(xué)與分子生物學(xué)

基因表達調(diào)控
- 原核基因表達調(diào)控
  - 操縱元(operon)的基本組成
    - 結(jié)構(gòu)基因群
    - 啟動子
    - 操縱子
    - 調(diào)控基因
    - 終止子

操縱子(operator)是指能被調(diào)控蛋白特異性結(jié)合的一段DNA序列，常與啟動子鄰近或與啟動子序列重疊，當調(diào)控蛋白結(jié)合在操縱子序列上，會影響其下游基因轉(zhuǎn)錄的強弱。以前許多書中將操縱子稱為操縱基因(operator gene)。但現(xiàn)在基因定義是為蛋白質(zhì)編碼的核酸序列，而操縱序列并不是編碼蛋白質(zhì)的基因，卻是起著調(diào)控基因表達強弱的作用，正如啟動序列不叫啟動基因而稱為啟動子一樣，操縱序列就可稱為操縱子。以前將operon譯為操縱子則可改譯為操縱元，即基因表達操縱的單元之意。

舉乳糖操縱元中的操縱子為例，如圖19－5所示，其操縱子(o)序列位于啟動子(p)與被調(diào)控的基因之間，部分序列與啟動子序列重疊。仔細分析該操縱子序列，可見這段雙鏈DNA具有回文(palindrome)樣的對稱性一級結(jié)構(gòu)，能形成十字形的莖環(huán)(stem loop)構(gòu)造。不少操縱子都具有類似的對稱性序列，可能與特定蛋白質(zhì)的結(jié)合相關(guān)。

乳糖操縱元的P-O區(qū)及O區(qū)序列

圖19-5　乳糖操縱元的P-O區(qū)及O區(qū)序列

阻遏蛋白與操縱子結(jié)合，就妨礙了RNA 聚合酶與啟動子的結(jié)合及其后β－半乳糖苷酶等基因的轉(zhuǎn)錄起始，從而阻遏了這群基因的表達。最早只把與阻遏蛋白結(jié)合、起阻遏作用的序列稱為操縱子，但其后發(fā)現(xiàn)有的操縱元中同一操縱序列與不同構(gòu)像的蛋白質(zhì)結(jié)合，可以分別起阻遏或激活基因表達的作用，阿拉伯糖操縱元中的序列就是典型的例子。因而凡能與調(diào)控蛋白特異性結(jié)合、從而影響基因轉(zhuǎn)錄強弱的序列，不論其對基因轉(zhuǎn)錄的作用是減弱、阻止或增強、開放，都可稱為操縱子。