分解代謝產物阻遏

protein protein regulation

定義

分解代謝物抑制作用(catabolite repression)又稱代謝物阻遏作用,是葡萄糖或代謝物或葡萄糖的降解產物對一個基因或操縱子的阻遏作用。

案例

例如當培養基中同時含有葡萄糖和乳糖時,由於細菌生長優先利用葡萄糖,lac操縱子的表達就會被葡萄糖抑制,這種現象稱為分解代謝物抑制。這種抑制作用是一種隨著細胞的生理狀態變化而使基因同步表達的作用,即只要存在可利用的葡萄糖,大腸桿菌就會優先代謝葡萄糖。分解代謝物抑制可確保在葡萄糖耗盡之前那些了替代能源,例如乳糖代謝所必需的lac操縱子維持在被抑制的狀態。分解代謝物抑制可消除可能存在的任何誘導物的影響,防止乳糖等能源酶系統的浪費。

原理

分解代謝物抑制作用涉及啟動子,啟動子上存在兩個結合位點,一個是結合RNA聚合酶的部位,另一個是結合分解代謝物基因激活蛋白(catabolite activator protein,CAP)的部位。CAP與啟動子的結合區取決於是否存在cAMP,cAMP的結合會增強CAP對啟動子的親和性,所以CAP也稱為cAMP受體蛋白(cAMP receptor protein,CRP)
當細胞缺乏葡萄糖時導致腺苷環化酶激活,細胞的cAMP水平提高。CAP與cAMP形成CAP-cAMP複合物並結合到啟動子的CAP位點,結果使得RNA聚合酶能夠結合到啟動子上,啟動lac操縱子轉錄。由於CAP增強轉錄,所以通過CAP的轉錄調控類型也稱為正調節(positive regulation)

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