(五)終止子
終止子(terminator T)是給予RNA聚合酶轉錄終止信號的DNA序列。在一個操縱元中至少在構基因群最后一個基因的后面有一個終止子。
終止子按其作用是否需蛋白因子的協(xié)助至少可以分為兩類：一類是不依賴ρ因子(蛋白性終止因子)的終止子，這類終止子在序列上有一些共通的特點，即有一段富含GC的反向重復序列(inverted repeat sequence)，其后跟隨一段富含AT的序列(見圖19－6)，因而轉錄生成的mRNA的序列中能形成發(fā)夾式結構，后繼一連串U，正是RNA聚合酶轉錄生成的這段mRNA的結構阻止RNA聚合酶繼續(xù)沿DNA移動，并使聚合酶從DNA鏈上脫落下來，終止轉錄。另一類是依賴ρ因子的終止子，即其終止轉錄的作用需要ρ因子的協(xié)同，或至少是受ρ因子的影響。
圖19-6 原核生物終止子的結構
不同的終止子的作用也有強弱之分，有的終止子幾乎能完全停止轉錄；有的則只是部分終止轉錄，一部分RNA聚合酶能越過這類終止序列繼續(xù)沿DNA移動并轉錄。如果一串結構基因群中間有這種弱終止子的存在，則前后轉錄產物的量會有所不同，這也是終止子調節(jié)基因群中不同基因表達產物比例的一種方式。有的蛋白因子能作用于終止序列，減弱或取消終止子的作用，稱為抗終止作用(antitermination)，這種蛋白因子就稱為抗終止因子(antiterminator)。
以上5種元件是每一個操縱元必定含有的。其中啟動子、操縱子位于緊鄰結構基因群的上游，終止子在結構基因群之后，它們都在結構基因的附近，只能對同一條DNA鏈上的基因表達起調控作用，這種作用在遺傳學實驗上稱為順式作用(cisaction)，啟動子、操縱子和終止子就屬于順式作用元件(cisacting element)。調控基因可以在結構基因群附近、也可以遠離結構基因，它是通過其基因產物棗調控蛋白來發(fā)揮作用的，因而調控基因不僅能對同一條DNA鏈上的結構基因起表達調控作用，而且能對不在一條DNA鏈上的結構基因起作用，在遺傳學實驗上稱為反式作用(transaction)，調控基因就屬于反式作用元件(transacting element)，其編碼產生的調控蛋白稱為反式調控因子(transacting factor)。
由此也可窺測到，基因表達調控機理的關鍵在蛋白質與核酸的相互作用上。
三、乳糖操縱元的表達調控
如上所述乳糖操縱元的結構及其基因表達調控可綜合于圖19-7。
圖19-7 乳糖操縱元的結構及調控示意圖
(一)阻遏蛋白的負性調控
當大腸桿菌在沒有乳糖的環(huán)境中生存時，1ac操縱元處于阻遏狀態(tài)。i基因在其自身的啟動子Pi控制下，低水平、組成性表達產生阻遏蛋白R，每個細胞中僅維持約10個分子的阻遏蛋白。R以四聚體形式與操縱子o結合，阻礙了RNA聚合酶與啟動子P1ac的結合，阻止了基因的轉錄起動。R的阻遏作用不是絕對的，R與o偶爾解離，使細胞中還有極低水平的β－半乳糖苷酶及透過酶的生成。
當有乳糖存在時，乳糖受β－半乳糖苷酶的催化轉變?yōu)閯e乳糖，與R結合，使R構象變化，R四聚體解聚成單體，失去與o的親和力，與o解離，基因轉錄開放，β－半乳糖苷酶在細胞內的含量可增加1000倍。這就是乳糖對1ac操縱元的誘導作用。
一些化學合成的乳糖類似物，不受β－半乳糖苷酶的催化分解，卻也能與R特異性結合，使R構象變化，誘導1ac操縱元的開放。例如異丙基硫代半乳糖苷(isopropylthiogalactoside,IPTG)就是很強的誘導劑，不被細胞代謝而十分穩(wěn)定。X－gal(5－溴－4－氯－3－吲哚－β－半乳糖苷)也是一種人工化學合成的半乳糖苷，可被β－半乳糖苷酶水解產生蘭色化合物，因此可以用作β－半乳糖苷酶活性的指示劑。IPTG和Xgal都被廣泛應用在分子生物學和基因工程的工作中。
圖19-8 乳糖，IPTG和Xgal的結構
(二)CAP的正性調控
細菌中的cAMP含量與葡萄糖的分解代謝有關，當細菌利用葡萄糖分解供給能量時，cAMP生成少而分解多，cAMP含量低；相反，當環(huán)境中無葡萄糖可供利用時，cAMP含量就升高。細菌中有一種能與cAMP特異結合的cAMP受體蛋白CRP(cAMp receptor protein)，當CRP未與cAMP結合時它是沒有活性的，當cAMP濃度升高時，CRP與cAMP結合并發(fā)生空間構象的變化而活化，稱為CAP(CRPcAMp activated protein)，能以二聚體的方式與特定的DNA序列結合。
