AG九游会官网 | 微生物环境调节系统专家 | 16年专注益生菌净化技术

　　品牌 200 2014.07上2014年07月(上)略谈微生物基因表达的调控及其对环境的应答潘亚妮（苏州健雄职业技术学院 生物与化学工程系，江苏 太仓 215411）摘要：本文主要综述基因表达的概念及其主要特点，由此引出基因的表达调控问题。总结了原核生物基因表达的特点以及微生物应答环境的基因表达调控。关键词：基因表达；调控；应答中图分类号：R06 文献标识码：A 文章编号：1671-1009（2014）07-0200-01一、什么是基因表达基因表达（Gene expression）就是基因转录（Gene transcription）及翻译（Gene translation）的过程，即从D...

　　品牌 200 2014.07上2014年07月(上)略谈微生物基因表达的调控及其对环境的应答潘亚妮（苏州健雄职业技术学院 生物与化学工程系，江苏 太仓 215411）摘要：本文主要综述基因表达的概念及其主要特点，由此引出基因的表达调控问题。总结了原核生物基因表达的特点以及微生物应答环境的基因表达调控。关键词：基因表达；调控；应答中图分类号：R06 文献标识码：A 文章编号：1671-1009（2014）07-0200-01一、什么是基因表达基因表达（Gene expression）就是基因转录（Gene transcription）及翻译（Gene translation）的过程，即从DNA到蛋白质的过程。基因转录（Gene transcription）是在细胞核和细胞质内进行的，它是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。翻译（Gene translation）也是在细胞质中，是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。对基因转录及翻译过程的调节即称为基因表达调控。二、基因的表达调控基因表达调控分为很多水平，例举如下：DNA和染色体水平：基因丢失、基因修饰、基因重排、基因扩增、染色体结构变化。转录水平调控(主要调控方式）：转录起始、延伸、终止均有影响。原核生物借助于操纵子，真核生物通过顺式作用元件和反式作用AG九游会官网因子相互作用进行调控。转录后水平调控：主要指真核生物原初转录产物经过加工成为成熟的mRNA，包括加帽、加尾、甲基化修饰等。翻译水平调控：对mRNA稳定性的调控、反义RNA对翻译水平的调控等。翻译后水平调控：蛋白质的剪切、化学修饰（磷酸化、乙酰化、糖基化等）、转运等。mRNA降解的调控。基因的结构活化、转录起始、转录后加工及转运、mRNA降解、翻译、翻译后加工及蛋白质降解等是基因表达调控的不同控制点。基因表达调控是在以上所提到的多级水平上进行的复杂而综合的过程。三、原核基因调节特点1961年Monod、Jacob两人提出了关于调节蛋白质合成的操纵子模型学说，对原核基因的调节理论具有十分重要的作用。原核生物细胞只含有一种RNA聚合酶（Polymerase），RNA Polymerase的核心酶负责参与转录及延长，而RNA Polymerase的全酶则负责转录的起始。在转录起始阶段，因子识别启动区的特异启动序列并特异性结合上去，不同的因子通过识别特异序列从而决定特异基因的转录激活与否，进而决定后续的tRNA、mRNA及rRNA等基因的转录与否。总体来说，原核基因调节的特点包括：虽存在多级调控，但它的调控还是主要集中在转录水平；原核基因的调节多以操纵子（Operon）模型进行调控。因为原核生物大多数基因是按功能相关性成簇地串联且密集的结合在染色体上的，他们共同组成一个转录单位即操纵子，如乳糖操纵子、半乳糖操纵子、色氨酸操纵子等，人们已经能够较为清晰的阐述其操纵子调控机理及模型；原核基因调节以负调控方式为主。四、微生物应答环境的基因表达调控细菌可通过不同的系统感应自然界的多重复杂环境条件的变化，并对环境因素改变的压力产生应激应答，表达不同的生物学特性。细菌如何整合多重环境的刺激信号产生适当的应答，是研究细菌转录调控的关键点。由于细菌的转录调控因子及其机制非常复杂，这里简单介绍几个研究较为深人的细菌转录调控系统。（一）因子与细菌基因的转录调控因子具有启动子选择性，因此不同蛋白的替换将能有效地调控基因的表达。不同细菌编码的因子有所不同，而在细菌不同生长时相的表达也有差异，数种因子竞争性地与RNA核心酶结合，从而导致细菌基因表达和抑制程序的改变。i除主要的看家 70因子外，还编码其他6个因子；而枯草杆菌基因组编码的因子具有 l0个以上,分别在细菌生长增殖期或芽胞形成期特异性地调控相关基因的表达。当细菌处于生长稳定期或条件改变，如热休克、低氧、乙醇或高盐等情况下，B依赖的转录启动；而在营养缺少的情况下，细菌启动芽胞形成的程序，某些基因的转录激活而某些基因的转录停止[1]。（二）细菌QS系统的调控QS系统最先由酶催化合成信号分子（Signal molecules）,信号分子通过扩散或转运，到达细胞外,当Signal molecules累积到一定浓度后,即被膜上的感应系统（Induction system）识别,进而引起受体蛋白（Receptor protein）的空间构象或基团的变化,最终激活靶基因表达, 靶基因（The target gene）的表达产物能帮助细菌适应外部环境的各种变化。Pseudomonas aeroginosa中存在LasR-I 和RhiR-I等群体感应系统。LasI合成了3-羰基十二酸-L-高丝氨酸内酯与LasR相结合,RhiR又与N-丁酸-L-高丝氨酸内酯结合,从而启动包括胞外蛋白酶（Extracellular protease）、胞外毒素（Exotoxins）和脂肪酶（Lipase）等致病因子表达。RhiR 和LasR 感应系统分别控制不同系列基因的表达 ,与此同时许多基因也同时受到两种转录激活物的调节和控制[2]。（三）细菌的双组分信号转导系统该系统对营养缺失、化学变化和宿主与病原体的相互作用以及其他环境因素产生应激性应答。双组分信号转导系统的感应蛋白位于细胞膜，可以立即感应到环境条件的变化，通过磷酸化的过程将信号转导到细胞内，诱导特定的应答。在百日咳杆菌（Bordetella pertussis）中,通过改变温度和其他环境信号, 较为清楚的了解到双组分系统的激活与否控制着6个以上致病基因的表达[3]。作者简介：潘亚妮（1978-），女，硕士，讲师，苏州健AG九游会官网雄职业技术学院教师，研究方向：高职化工教育。参考文献：[1]Martinez-Antonio A，Coilado-Vides J． Identifying global regulators in transcriptional regulatory networks in bacteria.Current OpiMicmbiol,2003,6(5):482～489.[2]Albus, A. M., E. C. Pesci, L. J. Runyen-Janecky, S. E. H. West, and B. H.Iglewski. 1997. Vfr controls quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa. J.Bacteriol. 179:39283935.[3]Jungnitz H, West NP, Walker MJ , et al. A second two component regulatory system of Bordetella bronchiseptica reqquired for bacterial resistance to oxidative stress,production of acid phosphatase ,and in vivo persistence J . Infect Immun,1998 ,66 (10) :4640～4650.学术探讨