
【化】 attenuator
feebleness; inferior; weak; young
【医】 ambly-; thinness
burn up; change; convert; melt; spend; turn
【机】 leaven
在分子生物学领域中,"弱化子"对应的英文术语为"attenuator",指基因表达调控中一种特殊的核酸序列元件。该机制最早由美国科学家Charles Yanofsky团队在色氨酸操纵子(trp operon)研究中发现,通过转录提前终止实现基因表达的微调控。
弱化子的核心功能是通过RNA二级结构的构象变化,控制转录是否继续进行。当细胞内色氨酸浓度较高时,翻译核糖体会快速通过前导肽编码区,促使弱化子区域形成终止发夹结构(termination hairpin),导致RNA聚合酶从DNA模板脱离,中止后续结构基因的转录。这种调控机制能实现代谢物浓度的精细响应,比单纯的阻遏蛋白调控更为灵敏。
从结构特征分析,典型弱化子包含四个特征区域:1) 前导肽编码序列;2) 富含色氨酸密码子的调控区;3) 互补配对形成的抗终止结构;4) 终止子发夹结构。美国国立生物技术信息中心(NCBI)的基因数据库显示,这类调控元件广泛存在于氨基酸合成相关的操纵子中,如组氨酸、苯丙氨酸操纵子等。
哈佛大学医学院的分子生物学教材特别指出,弱化作用(attenuation)与阻遏作用(repression)共同构成双层级调控系统,这种组合调控模式可实现对代谢需求的快速响应与长期适应的平衡。最新研究显示,工程化改造弱化子序列已成为合成生物学中调控基因表达的重要技术手段。
弱化子(attenuator)是原核生物操纵子中一段调控转录的核苷酸序列,通过形成不同RNA二级结构影响转录进程,其作用机制与代谢物浓度密切相关。以下是详细解释:
基本定义与发现背景
弱化子位于操纵子上游,能显著减弱或终止转录。该概念最早在研究大肠杆菌色氨酸操纵子(trp operon)时被发现:前导区第123~150位核苷酸缺失会导致trp基因表达水平提高6倍,表明该区域具有调控转录终止的功能。
作用机制
弱化子通过转录产物的二级结构变化实现调控。例如,当色氨酸充足时,前导肽翻译迅速完成,促使RNA形成终止子结构,导致转录提前终止;若色氨酸缺乏,核糖体停滞在前导肽区域,RNA形成抗终止结构,使转录继续。这一过程依赖原核生物转录与翻译的偶联机制。
生物学意义
相关概念辨析
弱化子与“衰减子”为同一概念,均指通过转录衰减机制调控基因表达的序列。其功能区别于终止子,弱化子的作用是可调节的,而终止子直接引发转录终止。
总结来看,弱化子是原核生物基因表达调控的关键元件,通过动态RNA结构变化响应环境信号,体现了原核生物高效适应环境的特点。如需进一步了解具体操纵子案例(如色氨酸、组氨酸操纵子),可参考相关研究文献。
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