阿拉伯糖操纵子.ppt

阿拉伯糖操纵子
在大肠杆菌中阿拉伯糖的降解需要3个基因:araB、araA和araD,它们形成一个基因簇,简写为araBAD
的ara操纵子(arabinose operon)中的araB基因、araA基因和araD基因分别编码阿拉伯糖代谢需要的三种酶:
核***糖激酶(ribulose kinase),
阿拉伯糖异构酶(arabinose isomerase)
核***糖-5-磷酸差向异构酶(ribulose-5-phosphate eimerase)。
三个基因的表达受到ara操纵子中第4个基因araC 产物转录因子AraC的调控。
ara操纵子的调控有三个特点:
第一,araC表达受到AraC的自动调控。
第二,AraC既可充当阻遏物,也可作为激活剂。
第三,AraC与CAP结合可充分诱导ara操纵子。
与araBAD相邻的是一个复合的启动子区域和一个调节基因araC,这个AraC蛋白同时显示正、负调节因子的功能。AraBAD和araC基因的转录是分别在两条链上以相反的方向进行的。在标准的遗传学图谱上,araBAD基因簇从启动子PBAD开始向右进行转录,而araC基因则是从Pc向左转录。
AraC蛋白作为PBAD活性正、负调节因子的双重功能是通过该蛋白的两种异构体来实现的。Pr是起阻遏作用的形式,可以与现在尚未鉴定的类操纵区位点相结合,而Pi是起诱导作用的形式,它通过与PBAD启动子结合进行调节。
在没有阿拉伯糖时,Pr形式占优势;一旦有阿拉伯糖存在,它就能够与AraC蛋白结合,使平衡趋向于Pi形式。这样,阿拉伯糖的诱导作用就可以解释为阿拉伯糖与Pr的结合,使Pr离开它的结合位点,然后,产生大量的Pi,并与启动子结合。
因为培养基中含有葡萄糖,所以cAMP-CAP没有与操纵区位点相结合,AraC蛋白处于Pr形式并与A位点结合,RNA聚合酶很少再与Pc结合,araC基因虽然仍有转录,但受到抑制,只有少量 AraC蛋白形成,整个系统几乎处于静止状态。

没有葡萄糖,也没有阿拉伯糖,因为没有诱导物,尽管有cAMP-CAP与操纵区位点相结合,AraC蛋白仍以Pr形式为主,无法与操纵区B位点相结合,无araBAD mRNA转录。无葡萄糖,有阿拉伯糖时,大量araC基因产物以Pi形式存在,并分别与操纵区B、A位点相结合,在cAMP-CAP的共同作用下,araC和araBAD基因大量表达,操纵子充分激活。
araC的表达受到自身产物AraC的自动调控。当没有阿拉伯糖时,AraC起着一个转录阻遏物的作用。
细胞中AraC蛋白质稳态水平的测量表明,阻遏araC转录大约需要40个AraC。因此当AraC蛋白水平低时(就是说在细胞刚分裂之后),araC将表达直至存在足够的AraC去阻遏它的转录。