原核生物的基因表达调控机制主要包括负控和正控两种方式。
1. 负控:也被称为阻遏调控,是指在没有特定诱导物存在的情况下,某些基因被抑制而不进行表达。例如,大肠杆菌中乳糖操纵子的调控就是典型的负控例子。在乳糖操纵子中,当乳糖不存在时,乳糖阻遏蛋白会与操纵序列结合,阻止RNA聚合酶对结构基因的转录,从而抑制了乳糖利用相关基因的表达。只有当乳糖存在并与其结合后,才能解除阻遏蛋白对操纵序列的抑制,使RNA聚合酶能够转录结构基因,实现基因的表达。
2. 正控:也被称为激活调控,是指在特定诱导物存在的情况下,某些基因会被激活而进行表达。例如,色氨酸操纵子的调控就是一个正控的例子。在色氨酸操纵子中,当细胞内色氨酸浓度足够高时,色氨酸会与色氨酸阻遏因子结合,使其构象改变,不再能与操纵序列结合,从而允许RNA聚合酶进行转录,使得色氨酸合成的相关基因得以表达。
这两种调控方式都是通过特定的调节蛋白(如阻遏蛋白或激活蛋白)与DNA上的特定区域(如启动子或操纵子)相互作用来实现的,以此来精确控制基因的表达,以适应环境的变化。