大肠杆菌棉子糖操纵子a-半乳糖苷酶表达的调节控制

大肠杆菌棉子糖操纵子(raf)位于质粒,其第一结构基因rafA编码的a-半乳糖苷酶为诱导酶。Rat操纵子比乳糖操纵子(lac)或蜜二糖操纵子(mel)对诱导物有更严格的结构特异性。该酶被蜜二糖或棉子糖诱导,也被D-半乳糖微弱诱导,但不受乳糖、PNPG等结构相近糖所诱导。A-半乳糖苷酶的酶诱导形成能力在对数生长末期出现高峰。Rat 操纵子基因结构组成及调节与乳糖操纵子相似。以阻遏物为中介的负调控在raf操纵子调节中起主要作用,同时以环腺苷一代谢降解物基因激活蛋白(cAMP-CAP)为中介的正调控也参与调节。当0．4％葡萄糖加入到其它碳源培养基时,该酶表达水平下降至原活力的1／2—1／3。无论诱导或组成型酶的葡萄糖抑制均未见瞬时抑制。腺苷环化酶(cya)缺失或环腺苷受体蛋白(crP)和cya双缺陷菌株的酶表达则分别下降到原活力的9％和2．5％。Cya突变株或葡萄糖对raf操纵子表达的抑制可被cAMP解除,但cya和crP双缺陷菌株仍有葡萄糖抑制,而且这种抑制不为cAMP抵消,表明通过降低cAMp而影响cAMP-CAP复合体形成还不能解释代谢降解物抑制的全部机制。尚无证据说明吲哚类小分子化合物和低浓度尿素对raf操纵子表达的明显作用。     

操纵子概念

1961年 ,法国巴斯德研究所的Ｍｏｎｏｒｄ和Ｊａｃｏｂ提出了乳糖操纵子概念 ,后来人们在大肠杆菌中又陆续发现了色氨酸操纵子、组氨酸操纵子、半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子等多种操纵子 ,从而不断的充实和完善了被誉为生命第三原理的基因调控理论 ,在这个理论中提出的操纵子概念也被人们普遍接受和证实。在生物学、尤其在遗传学教科书中经常出现操纵子这一专业名词 ,但由于各种原因 ,在不同的教科书中对此名词的定义不相同 ,各个学校教遗传学课程的老师对此概念的理解和解释也不一致 ,如在每年生物学专业的考研试卷中此概念出现频率较高 ,…     

乳糖操纵子介导的半乳糖苷酶在转基因动物中的应用前景

细菌的乳糖操纵子可以在哺乳动物中调控基因的表达,修饰阻抑物基因和操纵基因可调控阻抑物诱导能力及其对操纵基因的亲和力,更好的适应高等动物的内环境。半乳糖苷酶对乳糖操纵子系统有正向调控作用,利用乳糖操纵子在转基因动物中可诱导性调控半乳糖苷酶基因的表达,能有效的提高转基因动物利用半乳糖苷、吸收营养物质的能力。以下从乳糖操纵子的结构功能、乳糖阻抑物功能活性的基因调控、操纵基因的功能以及其在哺乳动物的应用现状四个方面,结合半乳糖苷酶的生理功能和其在转基因动物中应用两个方面进行综述,对乳糖操纵子介导的半乳糖苷酶在转基因动物中的应用效果和前景进行了分析探讨。     

大肠杆菌色氨酸操纵子的结构与克隆

色氨酸(Trp)具有重要生理活性,是哺乳动物的必需氨基酸之一。Yanofsky小组对大肠杆菌Trp合成酶的研究,首次确证了核苷酸三联密码与多肽链氨基酸的对应关系。Monod等发现大肠杆菌Trp合成酶的合成被培养基中的Trp所抑制,而且过量Trp对邻接的五个Trp基因都起着调节作用,由此提出了Tip基因组成一个操纵子的著名设想。以上两项工作在分子生物学领域具有十分重要的意义,促使人们对Trp操纵子及其基因调控机制进行了更为深入的研究,并试图以基因工程手段获得工业化生产的Trp产生菌。本文尝试对Trp操纵子的结构、基因调控及基因分离的主要研究成果作一简要介绍。     

调控子和σ因子的级联式调控——原核生物基因调控的一些新概念

从 Watson和 Crick发现DNA双螺旋结构至今,人们对基因本身的结构和组成已有比较深入的了解,因而,分子生物学的研究焦点也开始转移到基因调控方面。本文所要介绍和探讨的就是原核生物基因调控方面的一些新进展和新概念,并将结合自己的研究课题和体会,把重点放在调控子和σ因子的级联式调控方面。图1中,已知的原核生物基因调控单位用模式图。顺反子(cistron),现多用作基因的同义词,是比较早期发现的最简单的调控单位;操纵子(operon)模型是Jacob和Monod 在研究大肠杆菌中控制乳糖代谢的一组基因时,首先发现     

大肠杆菌棉子糖操纵子

大肠杆菌（Ｅscherichia coli）棉子糖（raf）操纵子位于质粒,它编码能够使大肠杆菌吸收和利用三糖棉子糖的蛋白,即一个主动运输系统（Ｒaf透性酶）,α－关乳糖苷酶和蔗糖水解酶。raf操纵子包括启动子rafP,调节基因rafR,操纵基因rafO以及rafA,rafB,rafD三个结构基因。这个操纵子一个阻遏蛋白RafR负控制,同时以环腺苷－代谢降解物基因激活蛋白（cAMP-CAP）为中介的正调控也参与调节。     

第10届国际生物奥林匹克竞赛(1999)理论试题(三)

(续 2 0 0 0年第 35卷第 7期第 4 4页 )理论试题 B部分 :B部分的所有题目为多项选择题 ,但答案数目不一定 ,可能有一个、几个或全部为正确答案。答题时你必须准确地选出正确答案 ,并在正确选项前的横线上标 。细胞生物学、微生物学和生物工程学4 6　大肠杆菌的乳糖操纵子基因是典型的 (最优秀的 ) ;从此创造了操纵子概念 ,提出操纵子概念的研究者获得了诺贝尔奖金。大肠杆菌乳糖操纵子含有 3个基因 :z.编码 β-半乳糖苷酶 ,y.编码 β-半乳糖透过酶 ,a.编码转乙酰酶。变构乳糖是乳糖的异构体 ,这是通过 β-半乳糖苷酶产生的中间体 ,半乳糖…     

基因是什么? 分子遗传学教学中的体会和理解

随着分子遗传学的飞速发展,基因概念也在不断更新。笔者从事分子遗传学、分子生物学、遗传学教学以及基因与基因表达调控方面研究多年,对基因的本质和概念有较深的理解和认识。回顾了经典基因概念的形成和发展过程,并讨论了真核生物中的RNA遗传和朊病毒复制现象,提出了新的基因概念。认为基因是携带遗传信息的、可遗传的核酸片段或者多肽分子,它们可以编码具功能的RNA分子或多肽分子。     

分子无性繁殖载体的组建——Ⅰ.乳糖操纵子的重组和表达

用包含乳糖操纵子的λplac 5 EcoR1 DNA片段与质粒pBR 322重组,获得一个重组质粒pMG4。几种限制性内切酶的分析结果表明,pMG4上乳糖操纵子(lac)和抗氨基苄青霉素基因的转录方向一致;Iac插入片段λ区的Hind Ⅲ切点和pBR 322抗四环素基因上的Hind Ⅲ切点相邻近。用pMG4 Hind Ⅲ片段转化大肠杆菌C_(600),筛选Ap~rTc~s lac~ 转化体,得到另一个lac重组质粒pMG401,在β-半乳糖苷酶结构基因近羧基端有一个EcoR1切点,插入外源基因可以置于lac控制下而实现表达。同时,我们还测定了包含pMG4、pMG401或λplac 5不同细胞的β-半乳糖苷酶活力,对lac的表达作了分析。     

Wnt/β-catenin信号通路对靶基因转录的调控

Wnt/β-catenin信号通路又被称为经典Wnt信号通路,在早期胚胎发育、成体组织稳态维持、干细胞干性调控和肿瘤发生等过程中均发挥重要作用.经典Wnt信号通路的核心信号转导因子β-catenin与核内转录因子TCF/LEF家族成员结合后,通过募集或替换一系列协同作用因子,诱导染色质结构变化,调控Wnt信号靶基因的转录.本文将从Wnt信号靶基因转录调控的基本模式、分子机制、表观遗传学调控和意义等方面,总结近年来有关Wnt信号靶基因转录调控的研究成果,方便读者更好地理解Wnt信号通路靶基因的转录调控.     

分子无性繁殖载体的组建——Ⅰ.乳糖操纵子的重组和表达

用包含乳糖操纵子的λplac 5 EcoR1 DNA 片段与质粒pBR 322重组,获得一个重组质粒pMG4。几种限制性内切酶的分析结果表明,pMG4上乳糖操纵子(lac)和抗氨基苄青霉素基因的转录方向一致;Iac 插入片段λ区的Hind Ⅲ切点和pBR 322抗四环素基因上的Hind Ⅲ切点相邻近。用pMG4 Hind Ⅲ片段转化大肠杆菌C_(600),筛选Ap~r Tc~s lac~ 转化体,得到另一个lac 重组质粒pMG401,在β-半乳糖苷酶结构基因近羧基端有一个EcoR1切点,插入外源基因可以置于lac 控制下而实现表达。同时,我们还测定了包含pMG4、pMG401或λplac 5不同细胞的β-半乳糖苷酶活力,对lac 的表达作了分析。     

乙型肝炎病毒表面抗原基因在大肠杆菌中的表达

通过次级克隆我们组建了乳糖操纵子启动基因控制下的乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)基因片段和乙型肝炎病毒(HBV)基因组两种表达质粒,能在大肠杆菌中合成β-半乳糖苷酶乙型肝炎病毒表面抗原杂合蛋白,可被放射免疫分析和蛋白凝胶电泳所检测。     

新月柄杆菌RsaA分泌系统用于大肠杆菌胞外递送重组蛋白的初步研究

目的：构建基于新月柄杆菌RsaA外运机制的以大肠杆菌为宿主的原核胞外分泌表达载体系统。方法：利用分子克隆手段,按RsaA分泌系统操纵子组织方式,将RsaA系统外运功能基因配合以异源调控序列克隆至pQE30骨架质粒。以绿色荧光蛋白（GFP）为报告分子、大肠杆菌M15为宿主茵,诱导表达后通过Western Blotting检测培养上清中GFP的表达。结果：获得了与设计完全一致的pQABPS载体,利用该载体系统,在培养上清中报告分子GFP的表达明显增加,且是通过特异的RsaA外运机制被分泌至胞外的,而非渗漏表达或简单的信号肽引导。结论：在大肠杆菌中重现了RsaA分泌系统的外运功能,为该系统在基因工程领域的应用研究打下了良好基础。     

大肠杆菌突变株高密度生长的多因素分析

【背景】pBHR68是表达聚-3-羟基丁酸酯(Poly-3-Hydroxybutyrate,PHB)合成基因簇的高拷贝质粒,大肠杆菌K-12突变菌株S17-3在携带该质粒时生长密度高,耐低p H且在低pH条件下生长时高产可拉酸(Colanic Acid,CA)。【目的】系统探究与菌种(大肠杆菌S17-3)及质粒(pBHR68)相关的高密度生长现象的分子机理,提示PHB和CA合成代谢与高密度生长的偶联机制。【方法】解析质粒的构成、CA合成途径基因组成对高密度生长现象的影响;利用全基因组同比分析寻找可能的关键突变基因;开展转录组学分析,筛查大肠杆菌S17-3及其转化子在不同培养方式中的转录组数据,通过基因敲除实现基因功能及细胞生长状态的验证。【结果】大肠杆菌S17-3的高密度生长菌与PHB合成的操纵子的过表达以及rhsA的多位点突变相关,RcsA是CA合成与高密度生长中碳代谢流调控的关键调控蛋白。在低pH培养时,敲除可拉酸合成的关键糖基转移酶导致生物量提升;此外,大肠杆菌S17-3/pBHR68的高密度生长还可能与乳糖操纵子异常的转录调控相关,lacZ突变株高密度生长特性消失,而且无法合成可拉酸。【结论】研究分析了引起大肠杆菌S17-3高密度生长的多种因素,为大肠杆菌提高生长密度现象的进一步分析提供了重要线索,也为利用大肠杆菌S17-3的优异生理特性将其改造为寡糖合成的底盘细胞奠定了研究基础。     

广泛用于基因表达调控研究中的LacZ基因

ＬａｃＺ基因是大肠杆菌乳糖操纵子中的一个基因,１９６９年,美国哈佛大学以Ｂｅｃｋｗｉｔｈ博士为首的研究小组,应用ＤＮＡ分子杂交技术首次分离到该基因。ＬａｃＺ基因编码的ｂｅｔａ－半乳糖苷酶（简称ｂｅｔａ－ｇａｌ）是由４个亚基组成的四聚体,可催化乳糖的水...     

表达 lac 和 glk 基因的蓝藻的异养生长

将来自Brucella abortu的葡萄糖激酶基因glk和大肠杆菌乳糖操纵子基因lacZYA装置于蓝藻glnA启动子下游,以广宿主质粒导入3种蓝藻。基因的表达通过β-半乳糖苷酶和葡糖激酶活性测定得到确证。基因工程藻株均获得了利用乳糖异养生长的能力。集胞藻6803转基因株可在光照加DCMU的条件下利用乳糖生长,而鱼腥藻转基因株依赖乳糖可在完全黑暗条件下生长,并可在黑暗或加DCMU条件下诱导产生异形胞。     

表遗传学与肿瘤

表遗传学通过对核小体上D NA和组蛋白的结构修饰以及其后导致的染色质结构改变而对局部或整体的基因表达产生重要的调控作用.肿瘤分子生物学研究表明,表遗传学的紊乱与基因的变异一起参与了包括肿瘤细胞生长和分化、细胞周期的调控、D N A修复与重新表达、原癌基因的激活、肿瘤细胞的转移及肿瘤细胞逃避宿主免疫监视等肿瘤发生发展的整个过程.相对于基因变异而言,可逆的表遗传学调控为肿瘤的治疗提供一个全新的方向,而对其分子机制的研究为抗肿瘤药物的设计也提供了一个全新的靶点,从而对肿瘤的临床治疗具有重要的意义.     

霍乱毒素B亚基基因具有自己的启动子

本研究发现并证实霍乱毒素B亚基基因上游Xba Ⅰ～Cla Ⅰ限制性片段内存在具有启动子活性的序列;在该启动子作用下,霍乱毒素B亚基表达水平可达200mg/L,氯霉素乙酰基转移酶基因表达水平随培养条件不同在0.3～10mg/L之间,大肠杆菌β-半乳糖苷酶基因的表达量达4100U/ml。在该启动子的控制下霍乱毒素B亚基基因可以高效表达,该启动子的存在可能是由于霍乱毒素操纵子中霍乱毒素B亚基表达量是A亚基的6倍。     

富甘氨酸果蝇抗菌肽在大肠杆菌中的直接表达和纯化

利用RT-PCR技术从果蝇总RNA中克隆出富甘氨酸果蝇抗菌肽基因,将该基因插入原核表达载体pET-32a(+)的Nde I和Xho I酶切位点之间,然后用重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)利用乳糖操纵子的葡萄糖效应IPTG诱导表达,经15%SDS-PAGE、Western blot分析,在大约8 kD处出现了含6×His标签的抗菌肽蛋白.再以Ni-N TA纯化树脂进行亲和层析、脱盐、冻干,成功制备了富甘氨酸果蝇抗菌肽蛋白.     

Hsp提高细菌的逆境生存能力和乙醇产量

目的：用热休克蛋白Hsp（HeatShockProteins）基因重组大肠杆菌,改善细胞生长状况、提高大肠杆菌的逆境耐受性和乙醇产量。方法：将来自Pyrococcus加诬凇的基因Hsp与Lac启动子串联,构建成由Lae启动子调控Hsp表达的操纵子,经该操纵子转化的大肠杆菌分别在高渗透压、酸性条件、高温和高糖的条件下发酵,利用气相色谱检测发酵液中的乙醇含量。结果：含有Hsp基因的工程菌与不含Hsp基因的对照菌相比,在0．4mol／LNaCl的高渗透压下乙醇产量提高1．5倍、在pH4．5的酸性条件下提高1．2倍、在高温高糖的条件下提高5．95倍。结论：热休克蛋白Hsp基因的表达可以提高大肠杆菌在逆境中的代谢能力。