弱化作用是指通過操縱子前導區內類似終止子的一段DNA序列(衰減子)實現的細菌輔助阻遏作用的一種精細調控。
基本介紹
- 中文名：弱化作用
- 外文名：attenuation
- 作用：色氨酸操縱子轉錄終止的調控
- 領域：生物
- 簡介：弱化作用其實就是衰減作用
總結,枯草桿菌,作用,
總結
通過操縱子前導區內類似終止子的一段DNA序列(衰減子)實現的細菌輔助阻遏作用的一種精細調控。它與阻遏同屬轉錄水平調控,但與阻遏不同,弱化作用只使操縱子的轉錄開始後還沒有進入第一個結構基因時便終止。這種終止作用並不能使所有正在轉錄的mRNA都中途停止,而僅使部分中途停止。
轉錄終止調控
色氨酸操縱子（trp operon）轉錄終止的調控是通過弱化作用( attenuation)實現的。在大腸桿菌的色氨酸操縱子（trp operon）,前導區的鹼基序列包括4個分別以1、2、3和4表示的片段,能以兩種不同的方式進行鹼基配對, 1 - 2和3 -4配對,或2 - 3配對, 3 - 4配對區正好位於終止密碼子的識別區。前導序列有相鄰的兩個色氨酸密碼子,當培養基中Trp 濃度很低時,負載有Trp 的tR2NATrp也就少,這樣翻譯通過兩個相鄰色氨酸密碼子的速度就會很慢,當4區被轉錄完成時,核糖體滯留1區,這時的前導區結構是2 - 3配對,不形成3 - 4配對的終止結構,所以轉錄可繼續進行。反之,核糖體可順利通過兩個相鄰的 色氨酸密碼子,在4區被轉錄之前,核糖體就到達2區,這樣使2 - 3不能配對, 3 - 4 區可以配對形成終止子結構, 轉錄停止。
枯草桿菌
其色氨酸操縱子結構的特殊性,轉錄起始的調節似乎不如轉錄終止的調節更具重要性。枯草桿菌色氨酸操縱子表達主要受到色氨酸激活RNA結合蛋白( Trp -activated RNA - binding p rotein, TRAP)的調節。該蛋白與色氨酸結合被激活後,可與trpE上游轉錄產物結合, 導致轉錄終止。當色氨酸濃度較低時,TRAP失活,轉錄可以繼續,結構基因得以表達。另外枯草桿菌對未負荷 色氨酸的tRNATrp也很敏感,後者大量堆積, 會誘導合成抗TRAP 蛋白( anti -PRAP, AT) 。AT與Trp激活的PRAP結合,可以取消其轉錄終止活性。trpG表達也受PRAP調控,活化的TRAP與和trpG相重疊的S - D 序列結合,阻礙核糖體的結合,抑制trpG轉錄。
作用
弱化作用其實就是衰減作用。弱化子為衰減子 。
實驗觀察表明：當色氨酸達到一定濃度、但還沒有高到能夠活化R使其起阻遏作用的程度時，產生色氨酸合成酶類的量已經明顯降低，而且產生的酶量與色氨酸濃度呈負相關。仔細研究發現這種調控現象受轉錄弱化作用的調節。
在色氨酸操縱子Ptrp-O與第一個結構基因trpE之間有 一段162bp的前導序列構成弱化子區域（attenuator region)，研究證明當色氨酸有一定濃度時，RNA聚合酶的轉錄會終止在這裡。這段序列能夠編碼14個胺基酸的短肽，其中有2個色氨酸相連，在此編碼區前有核糖體識別結合位點（RBS）序列，提示這段短序列在轉錄後是能被翻譯的。在衰減子區域的後半段有4個反向重複序列1、2、3、4，在被轉錄生成mRNA後它們兩兩能夠形成3個髮夾式結構（hairpin structure)(1-2、2-3、3-4），但由於序列2、3的重複使用，所以同時最多只能夠形成兩個髮夾式結構；如果序列1、2形成髮夾結構，那么序列2、3就不能形成髮夾結構， 有利於序列3、4生成髮夾結構；由於序列4後面緊跟一串A（轉錄成RNA就是一串U），所以由3、4形成的髮夾結構實際上是一個終止 結構，如果轉錄成mRNA時這個髮夾結構形成，就能使RNA聚合酶停止轉錄而從mRNA上脫離下來。
當色氨酸的濃度較高或很高時，核糖體能夠很快的通過序列1，並封閉序列2，這種與轉錄偶聯的過程導致序列3、4形成一個不依賴ρ因子的轉錄終止結構——弱化子（attenuator)，使得前方的RNA聚合酶脫落，轉錄終止。當色氨酸缺乏時，沒有色氨醯-tRNA提供，核糖體的翻譯停止在序列1和2的色氨酸密碼子前，序列2、3得以形成髮夾式結構，阻止序列3、4形成弱化子結構，RNA轉錄繼續進行。因此轉錄衰減的實質是轉錄與一個前導肽翻譯過程的偶聯，它是原核生物特有的基因調控機制。
由此可見，先導序列起到隨色氨酸濃度升高降低轉錄的作用。在色氨酸操縱子中，對結構基因的轉錄阻遏蛋白的負調控起到粗調的作用，而弱化子起到細調的作用。細菌其他胺基酸合成系統的許多操縱子（如組氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸等操縱子）中也有類似的弱化子存在。
