Mindmap --- 转录后水平的调控

发表于 更新于 分类于 ， 阅读次数： 46 本文字数： 1.4k 阅读时长 ≈ 1 分钟

现代分子生物学 思维导图 — 原核生物基因表达调控之转录后水平的调控。

  • 转录后水平的调控
    • 基因表达的转录调控是生物最经济的调控方式
    • 调控方式
      • mRNA 自身结构元件对翻译起始的调控
        • 起始密码子的配对能力
        • 5’ 非编译区
          • RBS 的结合强度取决于 SD 序列的结构及与 AUG 的距离。SD 与 AUG 相距一般以 4~10 核苷酸为佳，9 核苷酸最佳。
          • mRNA 的二级结构也是翻译起始调控的重要因素。
        • 核糖开关（riboswitch）
          • mRNA 一些非编码区的序列折叠成一定的构象
          • 转录水平的调控：主要是控制终止子和抗终止子的形成，达到调控的目的
          • 翻译水平的调控：控制剪切功能
      • mRNA 稳定性对转录水平的影响
        • 所有细胞都有一系列的核酸酶用来清除无用的 mRNA
        • 一个典型的 mRNA 半衰期为 2- 3min。mRNA 分子被降解的可能性取决于 其二级结构。
      • 调节蛋白的调控作用
        • mRNA 特异性抑制蛋白通过与核糖体竞争性结合 mRNA 分子来抑制翻译的起始
        • 大肠杆菌中的核糖体蛋白就存在翻译抑制的现象
      • 反义 RNA 的调节作用
        • RNA 调节是原核基因表达转录后调节的另一种重要机制
        • 反义 RNA（antisense RNA）是与 mRNA 互补的 RNA 分子
        • sRNA
          • sRNA 能与 mRNA 分子特异性的互补结合，从而抑制该 mRNA 的加工与翻译
          • sRNA 的作用机制
            • sRNA 直接作用于其靶 mRNA 的 SD 序列和 (或) 编码区，引起翻译的直接抑制或与靶 mRNA 结合后引起该双链 RNA 分子对 RNaseIII 的敏感性增加，使其降解。
            • sRNA 与 mRNA 的 SD 序列的上游非编码区结合，从而抑制靶 mRNA 的翻译功能。其作用机 制可能是 sRNA 与靶 mRNA 的上游序列结合后阻止了核糖体的结合。
            • sRNA 可直接抑制靶 mRNA 的转录。
      • 稀有密码子对翻译的影响
        • 细胞可通过翻译调控不同蛋白含量的高低
        • 即使对于同一操纵子上不同的基因，其产物在数量上也可大不相同
        • dnaG 、 rpoD 及 rpsU 属于大肠杆菌基因组上的同一个操纵子，而这 3 个基因产物在 数量上却大不相同
      • 重叠基因对翻译的影响
        • 偶联翻译是保证两个基因产物在数量上相等 的重要手段。
        • trp 操纵子中，发现 trpE 基因的终止密码子和 trpD 基因的起始密码子共用核苷酸。
        • galT 的终止密码子与 K 的起始密码子相隔 3 个核苷酸，但 K 基因的 SD 序列却位于 T 基因 的终止密码子之前。
        • 当 T 翻译终止时，核糖体覆盖了 SD 序列和 K 基因的起始密码子，还没有脱落就开始了 K 的翻译。
      • 翻译的阻遏
        • 在翻译水平上的蛋白质阻遏作用
        • 大肠杆菌 RNA 噬菌体 Qβ，需要 QβRNA 复制酶作为翻译阻遏物进行调节
      • 细菌营养缺乏调控
        • 细菌在葡萄糖缺乏时可产生报警物质 cAMP; 可保证其利用其它糖类，如 lac (乳糖) 操纵 子、 gal (半乳糖) 操纵子和 ara (阿拉伯糖) 操纵子等。
        • 细菌在饥饿条件下，缺乏各种氨基酸使得蛋白质合成受阻，将采取关闭大量的代谢过程来 抵御不良条件，保存自己的一种机制。
        • 当氨基酸缺乏时，tRNA 成为空载体，就触发 ATP 和 GTP 合成一种新化合物，称为四磷酸 鸟苷 ppGpp 和 pppGpp。在层析谱上检出这两种化合物的斑点，称为魔斑。
          • GTP+ATP → pppGpp+AMP→ppGpp
          • 空转反应：AA 饥饿时，无负载的 tRNA 进入核糖体的 A 位后，新肽键不能形成，但 GTP 不断消耗
          • 空转反应导致信号分子的产生 ppGpp pppGpp
          • ppGpp 的主要作用可能是影响 RNA pol 与启动子结合的专一性，从而成为细胞内 严紧控制的关键。
          • ppGpp 也可抑制核糖体和其它大分子的 合成，活化某些氨基酸操纵子的转录表达，抑制与氨基酸运转无关的转运系统，活化 蛋白水解酶等。
转录后水平的调控基因表达的转录调控是生物最经济的调控方式调控方式mRNA自身结构元件对翻译起始的调控起始密码子的配对能力5’ 非编译区RBS的结合强度取决于SD序列的结构及与AUG的距离。SD与AUG相距一般以4~10 核苷酸为佳,9核苷酸最佳。mRNA的二级结构也是翻译起始调控的重要因素。核糖开关（riboswitch）mRNA一些非编码区的序列折叠成一定的构象转录水平的调控：主要是控制终止子和抗终止子的形成，达到调控的目的翻译水平的调控：控制剪切功能mRNA稳定性对转录水平的影响所有细胞都有一系列的核酸酶用来清除无用的mRNA一个典型的mRNA半衰期为2- 3min。mRNA分子被降解的可能性取决于 其二级结构。调节蛋白的调控作用mRNA特异性抑制蛋白通过与核糖体竞争性结合mRNA分子来抑制翻译的起始大肠杆菌中的核糖体蛋白就存在翻译抑制的现象反义RNA的调节作用RNA调节是原核基因表达转录后调节的另一种重要机制反义RNA（antisense RNA）是与mRNA互补的RNA分子sRNAsRNA能与mRNA分子特异性的互补结合，从而抑制该mRNA的加工与翻译sRNA的作用机制sRNA直接作用于其靶mRNA的SD序列和(或)编码区,引起翻译的直接抑制或与靶 mRNA结合后引起该双链RNA分子对RNaseIII的敏感性增加,使其降解。sRNA与mRNA的SD序列的上游非编码区结合,从而抑制靶mRNA的翻译功能。其作用机 制可能是sRNA与靶mRNA的上游序列结合后阻止了核糖体的结合。sRNA可直接抑制靶mRNA的转录。稀有密码子对翻译的影响细胞可通过翻译调控不同蛋白含量的高低即使对于同一操纵子上不同的基因，其产物在数量上也可大不相同dnaG 、 rpoD 及 rpsU 属于大肠杆菌基因组上的同一个操纵子,而这3个基因产物在 数量上却大不相同重叠基因对翻译的影响偶联翻译是保证两个基因产物在数量上相等 的重要手段。trp 操纵子中，发现 trpE 基因的终止密码子和 trpD 基因的起始密码子共用核苷酸。galT 的终止密码子与K的起始密码子相隔3个核苷酸,但K基因的SD序列却位于T基因 的终止密码子之前。当T翻译终止时,核糖体覆盖了SD序列和K基因的起始密码子, 还没有脱落就开始了K的翻译。翻译的阻遏在翻译水平上的蛋白质阻遏作用大肠杆菌RNA噬菌体Qβ，需要QβRNA复制酶作为翻译阻遏物进行调节细菌营养缺乏调控细菌在葡萄糖缺乏时可产生报警物质cAMP;可保证其利用其它糖类,如 lac (乳糖)操纵 子、 gal (半乳糖)操纵子和 ara (阿拉伯糖)操纵子等。细菌在饥饿条件下,缺乏各种氨基酸使得蛋白质合成受阻,将采取关闭大量的代谢过程来 抵御不良条件,保存自己的一种机制。当氨基酸缺乏时, tRNA成为空载体,就触发ATP和GTP合成一种新化合物,称为四磷酸 鸟苷ppGpp和pppGpp。在层析谱上检出这两种化合物的斑点,称为魔斑。GTP+ATP → pppGpp+AMP→ppGpp空转反应:AA饥饿时,无负载的tRNA 进入核糖体的A位后,新肽键不能形成, 但GTP不断消耗空转反应导致信号分子的产生 ppGpp pppGppppGpp的主要作用可能是影响RNA pol 与启动子结合的专一性,从而成为细胞内 严紧控制的关键。ppGpp也可抑制核糖体和其它大分子的 合成,活化某些氨基酸操纵子的转录表达, 抑制与氨基酸运转无关的转运系统,活化 蛋白水解酶等。