6.11
E. coli 的乳糖代谢由lac操纵子的结构基因控制,这些基因受到乳糖依赖性LacI阻遏蛋白的局部调控。
此外,分解代谢物阻遏机制通过一种全局性调控蛋白——cAMP 受体蛋白(CRP),根据葡萄糖的可利用性来调控这些基因。
当葡萄糖充足时,环磷酸腺苷(cAMP)的生成受到抑制。
没有cAMP时,无法形成CRP-cAMP复合物,导致lac操纵子上游的CRP结合位点处于未结合状态。同时,LacI仍结合在操纵基因上。
乳糖操纵子表达的抑制导致大肠杆菌优先代谢葡萄糖,即使存在乳糖也是如此,从而节约细胞能量。
当葡萄糖水平下降时,cAMP 水平上升。cAMP-CRP 复合物随之形成,该复合物可结合 DNA 并增强 RNA 聚合酶对启动子的招募。
少量存在的乳糖可生成异乳糖,后者作为诱导物与LacI阻遏蛋白结合。
异乳糖结合会触发变构效应,使LacI从操纵基因上解离,从而启动乳糖操纵子的转录。
大肠杆菌(Escherichia coli)中的lac操纵子是理解可诱导基因调控与代谢灵活性的典范。该系统整合了乳糖的局部调控与分解代谢物抑制(catabolite repression)的全局调控,使大肠杆菌在有葡萄糖时优先代谢葡萄糖,而在葡萄糖匮乏时转而利用乳糖。
lac操纵子的结构与功能
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