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衰减作用

原核生物中存在的基因表达调控方式
衰减作用是原核生物基因表达调控的关键机制,通过核糖体在mRNA前导序列的移动速度决定转录进程 [1]。其核心依赖RNA茎环结构的动态变化,当核糖体移动受阻时形成抗终止结构,允许转录延续;反之则形成终止性发夹结构使转录提前终止 [2]
该机制常见于氨基酸合成操纵子,如大肠杆菌色氨酸操纵子。前导RNA序列中含四个互补区及两个连续色氨酸密码子:色氨酸匮乏时,核糖体停滞导致2-3区配对,阻止3-4区弱化子终止结构形成,促进结构基因转录 [2];色氨酸充足时,核糖体快速通过使3-4区形成终止结构,终止转录。该过程与阻遏系统协同实现双重调控,可产生700倍的表达差异。
衰减作用通过前导肽翻译与转录偶联感知代谢物浓度,在苯丙氨酸、组氨酸等操纵子中广泛存在,体现了原核生物基因调控的精简性与高效性。
中文名
衰减作用
外文名
attenuation
类    别
原核生物基因表达调控机制
衰减作用(attenuation):一种原核生物基因表达调控方式。在该机制中,核糖体沿着mRNA分子移动的速度决定转录是进行还是终止,在原核生物氨基酸合成相关估嘱操纵雅体子中常见该机制。
大肠杆菌色氨酸操纵子为例,色氨酸操纵子O区与结构基因E之间有一段前导序列,其转录产物为前导RNA,前导RNA含有4个序列互补区,能形趋辨射成不同的碱基配对的RNA茎环结构。它们被称为序列1、2、3和4迁束盼。其中3和4配对形成的茎环结构称为弱化子,弱化子是一个高效的是一个不依赖ρ因子的转录终止子,端汗弱化子碑懂连形成则转录终止。
前导RNA序列中含有一个有效的核糖体结合位点并能形成由前导RNA 27-68号碱基所编码的14个氨基酸的前导肽。这段前导肽的第10和第11个密码子编码连续的色氨酸残基。色氨酸是稀有氨基酸;通常两个色氨酸密码子连续出现的可能性很小,在色氨酸含量很低的情况下核糖体将会在这个位点停滞,一旦核糖体在此处停滞,将占据序列1,泪只颂颂此时序列2和3配对形成发夹结构,弱化子无法形成,RNA聚合酶可以通过前导序列区域继续转录,后续完成结构基因的表达。在色氨酸含量很高的情况下,核糖体迅速在两个色氨酸密码子处插入色氨酸,核糖体封闭了序列2,当RNA聚合酶把3区和4区转录出来时,3:4发夹得以形成,核糖体到达弱化子区域(3:4发夹)时转录可能被终止,这一过程被称为弱化作用 [2]汽慨想。