色氨酸操纵子调控机制详析

色氨酸操纵子是最早被研究的细菌合成代谢调控、基因表达调控的模型之一。其中阻遏蛋白对转录起始的抑制作用、色氨酸作为辅阻遏物的作用以及通过定点突变揭示的弱化作用的分子机制已基本被阐明。此外,色氨酸操纵子RNA结合弱化蛋白、NusA、Nus G、Trp Y等调节蛋白对细菌色氨酸操纵子弱化作用的调节机制也在近年来得到进一步揭示。特别是在枯草芽孢杆菌中,色氨酸操纵子主要依赖于转录衰减机制调控,包括由色氨酸激活的色氨酸操纵子RNA结合弱化蛋白与新生转录产物结合形成内部终止子,导致5’非翻译区(5’UTR)转录终止。Nus A、Nus G通过刺激RNA聚合酶在5’UTR的U107和U144位点暂停,释放出RNA聚合酶,最终造成转录终止。不同的是,在U144位点NusA参与的转录弱化机制依赖其发夹结构,且NusA与RNA聚合酶作用促进了RNA结合弱化蛋白与新生转录产物的结合,使转录终止。而NusG是通过与非模板DNA链中的一段富含T碱基序列和RNA聚合酶同时互作,阻止了RNA聚合酶向下游移动,从而引起RNA聚合酶高效停滞。但在细菌操纵子中,绝大多数调节因子参与的弱化机制最终依赖于ρ因子,从而导致多达一半的转录终止事件发生。近年来,随着学科的发展,越来越多关于色氨酸操纵子调节机制新概念被挖掘报道,这也使人类对色氨酸操纵子的表达调控机制的认知愈加详尽。