噬菌体的裂解途径和溶原化途径的选择和调控[课件].pptx

1、 表 1主要的位点及基因的功能 位点或基因 产物及功能 PL,OL,PR,OR 左右向转录的启动子和操纵子 tR(1,2,3,4,5)右向转录的终止子 tL(1,2)右向转录的终止子 PRE C蛋白建立启动子，受 C蛋白调控 PI int基因启动子，受 C蛋白调控 PaQ Q 蛋白反义 RNA 启动子，受 C蛋白调控 PRM C蛋白基因维持启动子，受 C浓度调控 PR 晚期转录的启动子 nutL,nutR N 蛋白左右两个反终止结合位点 qut Q 蛋白反终止结合位点 cro PL和PR的阻遏蛋白，并可阻遏 PE，抑制 CI 表达 cI PL 和PR 的主要的阻遏物，并可自主调控PE c 可以

2、启动PE、PI 和PaQ，使进入溶原化途径 c 和 C组成复合物，启动PE产生C及Cro的反义 RNA NtR1,tR2及tL1的反终止蛋白QtR4的反终止蛋白.O,PDNA 复制所需的蛋白S,R,裂解宿主所需的裂解酶Int整合酶，使整合到宿主的染色体中Xis切除酶，帮助在att位点和宿主连接bet,exo重组蛋白，帮助和宿主进行重组W,B,Nu3,C,D,E,F,F，Z头部蛋白基因U,V,G,T,H,M,L,K,I,J尾部蛋白基因Cos(cohesive)12bp 的回文序列，由线状连接成环状的连接点，A 蛋白切割位点A末端酶，识别cos位点，包装时将环连体切成单个的基因组噬菌体的早，晚期转

3、录 R3 R2 R5 R1 R4 PROR cro nutR tR1 cOP tR2 Q tR3 PRqnt tR4S R A W att int Pi xis c tL1 N nutL PLOL cPRM PRE PAQ L1 L2 图 17-噬菌体的启动子和不同时期的转录 裂解周期的启动子 PL PR PR 头部基因 尾部基因 重组区 调控区 复制区 裂解基因 AWBCNu3DEFFZU V G THMLKIJ att int xis c N c cro c OPQ SR 下列行为所需：溶原化 c 维持 c 溶原化和裂解 N 打开晚期基因 溶原化 c是裂解的阻遏物 裂解 cro 关闭阻遏物

4、 溶原化 c打开阻遏物基因 裂解 Q 打开晚期基因 图 17-3 噬菌体相关功能的基因蔟及在两种途径选择中的作用 (仿 B.Lewin:GENES,1997,Fig.13.8)噬菌体线状 DNA 注入细菌 裂解途径 att 粘端配对 R R 由宿主细胞的 双向复制 cos 连接酶封闭 早期蛋白表达 切口 早期蛋白不表达 Int 蛋白表达 早期蛋白 晚期蛋白 不表达 蛋白表达 A 溶原途经 cos R Att 线状基因组 的多连体 cos gal att bio E.coli 由 A 蛋白 进行裂解 cos cos gal att N R cos A J att bio 成熟噬菌体颗粒 包装到衣

5、壳中 图 17-噬菌体生活史简图 LYTIC CASCADE LYSOGENIC ESTABLISHMENT repression Immediate early cro=negative regulator N antiterminator Delayed early activetion c/c regulators crepressor 7 recombination genes 2 replication genes Qantiterminator LYSOGENIC MAINTENANCE Late 10 head genes 11 tail genes 2 lysis genes

6、PROGENY PHAGE Fig.The lambda lytic cascade is interlocked with the circuity for lysogeny.二反终止作用二反终止作用 Cis-acting tL nutL PL/OL PRM PR/OR nutR tR1 PRE elements c N c cro c GenesPositive Antiterminator Repressor Atirepressor Positiveregulator regulatorFig The lambdan regulatory region contains a clust

7、er of trans-actiong functins and cis-acting elements.Immediate early transcription is terminated by rho factor Promoter Terminator Initiation Elongation Terminatin Delayed early transcription is extended by factors that act at nut CGCTCTTANNNNNNNNNAGCCCTGAAPuAAGGGCA GCGAGAATNNNNNNNNNTCGGGACTTPyTTCCC

8、GTboxA boxB nut NusG NusA pN NusB-S10(NusE)Initiation Factors bind to RNA polymerase RNA polymerase continuesFig.17-Ancillary factors bind to RNA polymerase as it passes certain sites 第二节第二节 溶原化途径的维持溶原化途径的维持一、CI蛋白功能蛋白功能 清晰的噬菌斑（Clear plaquea）RM：repressor maintenance 二二CI蛋白的结构蛋白的结构 分子量为27KDa，具有两个功能区 (

9、1)N端功能区，192aa，操纵基因结合区;(2)C端功能区,132236aa，负责形成二聚体。C蛋白 的结构UV可激活Rec蛋白，活化的Rec蛋白可剪切C蛋白C蛋白的N端含有5个螺旋,第2和第3个螺旋形成HTH(螺旋转角螺旋)C蛋白二聚体N端的HTH和DNA结合，螺旋3位于DNA的大沟C蛋白与DNA结合的信号螺旋2上具有正调控区，此区靠近RNA聚合酶及DNA上的磷酸化位点C蛋白的合成是通过C蛋白激活和RNA聚合酶在PRE上的转录 仅被C结合 被 C+聚 合 酶 结 合 50 40 30 20 10 +10 起始点 35顺序为 10顺序为 TTGACA TATAAT GCAACGCAAACAA

10、ACGTGCTTGGTATACATTCATAAAGGAATCTA CGTTGCGTTTGTTTGCACGAACCATATGTAAGTATTTCCTTAGAT *cyR突变 cyL突变 *聚合酶结合位点 *影响 c结合 图17-21 只有在c存在时(结合在35区域)RNA聚合酶才和启动子 P RE结合(仿B.Lewin:GENES,1997,Fig.13.24)RNA polymerase Cprotein PL/OL c PRM PR/OR cro PREFig 17-repressor synthesis is estabished by the action of Cand RNApoly

11、meras at PRE to initiate transcription that that extends from theantisense strand of the c gene.LYSOGENY repressor dimer repressor monomer cmRNA OL/PL c repressor gene OR/PR Repressor prevents RNA polymerase Repressor prevents RNA polymerase binds PRM and RNA polymerase from binding PL transcribes c

12、 from binding PR Fig17-Lysogeny is maintaned by an autogenous circuit.LYSOGENY INDUCTION Cleaveage Cleaveage Monomers are in Cleavage of monomers equilibrium with dimers,distubs equilibrium,so which bind to DNA dimers dissociate 图 17-UV 的诱导可使 C蛋白解离 lacI E.coli PRM lacZ pMR1 IPTG c lacOP LacZ cprotei

13、n 图 17-c对 PRM 双重调控作用的实验 表 17-C和 Cro 在 OR不同区域上的结合浓度 C CroGenotype OR3 OR2 OR1 OR3 OR2 OR1OR+25 2 1 1 8 8OR1 5 5 1 8 OR2 25 2 1 8OR1OR2 25 1 OR1OR3 25 8 RNA 聚合酶结合位点(PM)Lys Lys Lys Thr Ser Met-NH2 阻遏蛋白AAAGAAAAAACACGAGUAppp c mRNA OR3 OR 2 OR 1TTTCTTTTTTGTGCTCATACGTTAAATCTATCACCGCAAGGGATAAATATCTAACACCGT

14、GCGTGTTGACTATTTTACCTCTGGCGGTGATAATGGTTGCATGAAAGAAAAAACACGAGTATGCAATTTAGATAGTGGCGTTCCCTATTTATAGATTGTGGCACGCACAACTGATAAAATGGAGACCGCCACTATTACCAACGTAC pppAUG cro mRNA RNA聚合酶结合位点(PR)O L3 O L2 OL1 CAGATAACCATCTGCGGTGATAAATTATCTCTGGCGGTGTTGACATAAATACCACTGGCGGTGATACTGAGCACATCA GTCTATTGGTAGACGCCACTATTTAATAGA

15、GACCGCCACAACTGTATTTATGGTGACCGCCACTATGACTCGTGTAGT pppAUCA N mRNA RNA 聚合酶结合位点(P L)图 17-18 每个操纵基因含有 3 个阻遏物结合位点，而且在 RNA 聚合酶结合位点与启动子重叠 (仿 B.Lewin:GENES,1997,Fig.13.21)三.阻遏物与阻遏物与DNA的结合及调机制的结合及调机制 螺旋转角螺旋(helix-turn-helix,HTH)HTH)识别螺旋（recognition helix）四四.反义反义RNARNA调控调控 1.PAQ 抑制 Q 基因 表达 2.P RE 抑制 cro 基因 表达

16、五五.反向调节反向调节 DNA that encodes the site of retroregulation after the int gene5TGATGACAAAAAATTAGCGCAAGAAGACAAAAATCACCTTGCGCTAATGCTCTGT3ACTACTGTTTTTTAATCGCGTTCTTCTGTTTTTAGTGGAACGCGATTACGAGACA Site terminationwithout antitermination Direction of transcription Symmetry fimingactivity of N protein hairpin

17、loops in RNA U U U U G U U A C G U U U G U UC G U UU A G UU A U AG C C GC G U UG C U GC G C GU A U AA U U AA U G CU A sib site C G U C RNase III G C U G C GU A U AU G A UU A A UG C U AU A 3 UUUUU CGAGACAAUGUC5 3ACUAC AUGUC5Fig.17-DNA coding site and transcribed RNA stractures active in retroregulati

18、on of Int protein synthesisExtended loop formed RNA transcribedfrom PL under influence of N proteinantiterminator;target for cleavage byRNase III and degrodation by nucleasesTerminator formed inRNA transcribed from PI,without antiterminationby N protein;resistant toDegradation by nucleases 游离噬菌体 P L

19、启动子转录的RNA是否会产生 sib 位点？游离噬菌体 P I启动子转录的RNA是否会产生 sib 位点？原噬菌体的 P L启动子转录的RNA是否会产生 sib 位点？第四节第四节 CroCro蛋白的功能蛋白的功能 小分子二聚体（每个亚基为9KDa）具有两种效能:(1)阻止启动子PRM转录；(2)也可抑制从PL和PR起始的早期基因的表达。第五节第五节 溶原化和裂解周期平衡溶原化和裂解周期平衡 进入溶原化 1.营养耗尽 未发现cAMP-CAP对基因表达的调控 对宿主:抗溶原基因hfl 水解C蛋白 cAMP-CAP himA 整合酶亚基 2.感染复数(multiplicuty of infection,MOI)过高 C：a.启动PRE b.启动P i c.启动P AQ C单体无活性，形成寡聚体才有活性