基因表達的調控

基因表達(gene expression)是指儲存遺傳信息的核酸序列經過一系列步驟表現出其生物功能的整個過程

基因表達包括：

①基因經轉錄、翻譯產生有生物活性的蛋白質的過程

②rRNA或tRNA的基因經轉錄和加工產生成熟的rRNA或tRNA的過程

原核生物基因表達調控的層次

DNA水平的調控：通過DNA重排等機制來調節(jié)基因表達。如沙門氏菌鞭毛蛋白的相變等。

轉錄水平的調控：調控DNA模板上轉錄特異mRNA的速度。這是生物在進化過程中選擇的最經濟的調控方式。

翻譯水平的調控：mRNA合成后，通過控制多肽鏈的形成速度實現調控。

原核中，操縱子是調控表達的基本單位，調控主要在轉錄水平；真核的調控層次更多。

1、基因表達的特異性

基因表達是受到嚴格調控的，通常各組織細胞只合成其自身結構和功能所需的蛋白質。人有2萬多個基因，基因表達有高度的時空特異性。只有部分基因在特定的細胞或在特定的發(fā)育時期才表達，其它基因卻處于關閉狀態(tài)。如果基因表達調控發(fā)生變化，細胞的形態(tài)與功能也會隨之改變；如正常組織細胞轉化為癌細胞的過程與基因表達改變有關。

1）基因表達的組織特異性(tissue specificity)：不同組織細胞中基因表達的數量、強度和種類各不相同。細胞特定的基因表達狀態(tài)，就決定了這個組織細胞特有的形態(tài)和功能。

2）基因表達的階段特異性(stage specificity)：細胞分化發(fā)育的不同時期，基因表達也不相同。一個受精卵含有發(fā)育成一個成熟個體的全部遺傳信息，在個體發(fā)育分化的各個階段，各種基因極為有序地表達。

2、基因表達適應環(huán)境的變化

生物只有適應環(huán)境才能生存。當環(huán)境條件變化時，生物體就要改變自身基因表達狀況，以調整體內執(zhí)行相應功能蛋白質的種類和數量，從而改變自身的代謝、活動等以適應環(huán)境。

細胞中有些蛋白質的數量幾乎不受環(huán)境變化影響，稱為組成性蛋白；如糖酵解中的酶蛋白。隨環(huán)境變化而變化的蛋白為適應性蛋白。這是由基因表達調控的。

1）組成性表達(constitutive expression)：指不大受環(huán)境變化而變化的一類基因表達。

組成性表達的產物組成性蛋白，是細胞或生物體整個生命過程中必不可少的，這類基因可稱為看家基因(housekeeping gene)?；虮磉_幾乎不受環(huán)境影響的原因可能是由于操縱子或調節(jié)基因突變造成的；即形成的有活性的阻遏蛋白不能與操縱子結合，或不能形成有活性的阻遏蛋白。這類基因中大多數是在生物個體其它組織細胞、甚至在同一物種的細胞中都是持續(xù)表達的，是細胞基本的基因表達。這是生物在進化過程中形成的遺傳特性。

2）適應性表達(adaptive expression)：指環(huán)境的變化容易使其表達水平改變的一類基因表達。

應環(huán)境條件變化基因表達水平增高的現象稱為誘導(induction)，這類基因稱為可誘導的基因(inducible gene)；隨環(huán)境條件變化而基因表達水平降低的現象稱為阻遏(repression)，這類基因稱為可阻遏的基因(repressiblegene)。在原核和單細胞生物中，通過改變基因表達適應環(huán)境，對于細胞的生存非常重要。如有充足的葡萄糖，細菌就可利用葡萄糖作能源和碳源，當沒有葡萄糖時，細菌就要適應環(huán)境中存在的其它糖類(如乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等)，開放能利用這些糖的酶類基因，以滿足生長的需要。

長期攝取不同的食物，體內合成代謝酶類的情況也會有所不同。

轉錄水平的調控

1、操縱子學說

z、y和a是E. coli編碼利用乳糖所需酶類的基因，p是轉錄z、y、a所需要的啟動子，調控基因i編碼的調控蛋白R可與o結合而阻礙從p開始的轉錄，o是調節(jié)基因表達的操縱基因。乳糖能改變R的結構使其不能與o結合，因而乳糖濃度增高時基因就開放，轉錄合成所編碼的酶類基因，這樣E. coli就能適應外界乳糖供應的變化而改變利用乳糖的狀況。（乳糖可作為培養(yǎng)大腸桿菌的能源。大腸桿菌能產生一種酶（叫做“半乳糖苷酶”），能夠催化乳糖分解為半乳糖和葡萄糖，以便作進一步的代謝利用。編碼半乳糖苷酶的基因（簡稱z）是一個結構基因（structural gene）。這個結構基因與操縱基因共同組成操縱子。操縱基因受一種叫作阻遏蛋白的蛋白質的調控。當阻遏蛋白結合到操縱基因之上時，乳糖會起誘導作用，它與阻遏蛋白結合，使之從操縱基因上脫落下來。這時，操縱基因開啟，相鄰的結構基因也表現活性，細菌就能分解并利用乳糖了，這樣，乳糖便成了誘導半乳糖苷酶產生的誘導物。）

1）操縱子的組成元件：結構基因、啟動子、終止子序列等（原核生物的多數基因以操縱子的形式組成基因表達調控的單元，共同開啟或關閉，轉錄出多順反子(polycistron)的mRNA）

①結構基因群 ：一個操縱子中一般含有2個以上的結構基因(structural gene, SG)，每個結構基因是一個連續(xù)的開放讀框(open reading frame)，5’-端有翻譯起始碼，3’-端有翻譯終止碼。各結構基因頭尾銜接、串連排列，組成結構基因群。在第一個結構基因5’側具有核糖體結合位點(ribosome binding site, RBS)，當這段含多個結構基因的DNA被轉錄成多順反子mRNA，就能被核糖體所識別結合、并起始翻譯。

②啟動子 ：啟動子(promoter，P)是指能被RNA聚合酶識別、結合并啟動基因轉錄的一段DNA序列。操縱子至少有一個啟動子，控制整個結構基因群的轉錄。啟動子一般可分為識別(recognition)、結合(binding)和起始(initiation)三個區(qū)段。不同啟動子因序列差異而與RNA聚合酶的親和力不同，啟動轉錄的頻率有高有低，即起動基因轉錄的強弱不同。

③操縱基因 ：操縱基因(operator, O)是一段能被調控蛋白特異性結合的DNA序列，通過與蛋白質的相互作用調控基因表達。操縱基因常與啟動子鄰近或重疊，當調控蛋白結合在操縱基因上，會影響其下游基因轉錄的強弱。阻遏蛋白與操縱基因結合，可妨礙RNA聚合酶與啟動子的結合及其后基因的轉錄起始，從而阻遏了這群基因的表達。能與調控蛋白特異性結合、從而影響基因轉錄強弱的序列，不論其對基因轉錄的作用是減弱、增強、阻止或開放，都稱為操縱基因。

乳糖操縱子中的操縱基因(o)序列位于啟動子(p)與被調控的基因之間，部分序列與啟動子序列重疊。 操縱基因序列具有回文(palindrome)結構。許多操縱子都具有類似的對稱性序列，可能與特定蛋白質的結合相關。

④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。操縱子中在構基因群最后一個基因的末端存在一個終止子。

終止子按其作用可分為不依賴ρ因子的強終止子和依賴ρ因子的弱終止子。 強終止子能完全停止轉錄；弱終止子只是部分終止轉錄，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。如果結構基因群中間存在弱終止子，則前后轉錄產物的量會有所不同，這可作為終止子調節(jié)基因表達產物比例的一種方式。有的蛋白因子能減弱或取消終止子的作用，稱為抗終止作用(anti termination)，這種蛋白因子稱為抗終止因子(anti terminator)。

調控基因

調控基因(regulatory gene)是編碼能與操縱基因結合的調控蛋白的基因。與操縱基因結合后能減弱或阻止其調控基因轉錄的調控蛋白稱為阻遏蛋白(repressive protein)，其介導的調控方式稱為負性調控(negative regulation)。與操縱基因結合后能增強或起動調控基因轉錄的調控蛋白稱為激活蛋白(activating protein)，所介導的調控方式稱為正性調控(positive regulation)。某些特定的物質能與調控蛋白結合，使調控蛋白的空間構像發(fā)生變化，從而改變其對基因轉錄的影響，這些物質稱為效應物(effector)。能引起誘導發(fā)生的分子稱為誘導劑(inducer)；能導致阻遏發(fā)生的分子稱為阻遏劑或輔助阻遏劑(corepressor)。

根據操縱子的作用方式可分為：①調節(jié)分解代謝的操縱子，它們都是屬于誘導型，并受cAMP-CAP的調節(jié)。分解代謝的底物常為小分子誘導物。②調節(jié)合成代謝的操縱子，它們都屬于阻遏型，不受cAMP-CAP影響。

2、乳糖操縱子（lactose operon）

乳糖操縱子屬于可誘導操縱子(inducible operon)，在缺乏誘導物時，這類操縱子只有本底水平的表達，約為誘導時表達水平的0.1%左右，lac操縱子的表達水平在誘導和阻遏之間的差別在1000倍。

1）乳糖操縱子的結構

E. coli乳糖操縱子包括：啟動子、操縱基因和3個結構基因（Z、Y和A）等

Z編碼β-半乳糖苷酶，催化乳糖轉變?yōu)閯e乳糖(allolactose)，再分解為半乳糖和葡萄糖； Y編碼乳糖透過酶，促使環(huán)境中的乳糖進入細菌；A編碼轉乙?；?，催化半乳糖乙酰化，可能參與不能分解的β-半乳糖的乙酰化而解毒和排出細胞。

轉錄過程：轉錄時RNA pol與啟動子結合，通過操縱子，按Z→Y→A方向進行轉錄。 每轉錄出一條mRNA上都有Z、Y和A基因。z基因5’側有SD序列，當Lac operon（乳糖操縱子）開放時，核糖體能結合在mRNA上。同一個核糖體依次翻譯基因群所編碼的所有蛋白質。

2）阻遏蛋白的負性調控

無乳糖時，Lac操縱子處于阻遏狀態(tài)。lac 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，阻遏蛋白以四聚體形式與操縱基因作用。阻遏蛋白總是與DNA結合在一起，它與操縱基因的結合可加強RNA pol與啟動子的結合但不能啟動轉錄。 在誘導物的作用下，阻遏蛋白構象改變而失去與操縱基因（O1）的結合能力。 乳糖操縱子即使在阻遏蛋白的阻遏狀態(tài)下，也有本底水平的基因表達，由于R與O也偶爾解離，使細胞中有極低水平的β-半乳糖苷酶及透過酶生成。

有乳糖時，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四聚體解聚而與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。乳糖(別乳糖)作為誘導劑，與R結合起去阻遏作用(derepression)，誘導了利用乳糖的酶類基因轉錄開放。

3）CRP（細菌中的受體蛋白CRP ）的正性調控

大腸桿菌優(yōu)先利用葡萄糖作為碳源，葡萄糖的存在可防止從培養(yǎng)基中吸收其它碳源。當葡萄糖和乳糖同時存在于培養(yǎng)基中時，lac啟動子表達受阻，沒有β-半乳糖苷酶活性。 CRP上有重要的三個位點參與基因轉錄激活過程：與RNA pol的亞基的羧基端結合區(qū)域（aCTD）、與亞基的氨基端結合區(qū)域（aNTD）以及與亞基結合區(qū)域。

3、色氨酸操縱子(trp operon)?

色氨酸操縱子(tryptophane operon)代表了一種衰減調控模式，Trp是構成蛋白質的組分，當有足夠的Trp時，操縱子自動關閉。細菌直接利用外界的Trp。 缺乏Trp時，Trp操縱子被打開，5個結構基因表達，產生3個酶催化分支酸合成為Trp。

1）Trp操縱子的結構及負調控?

合成Trp所需要酶類的5個基因E、D、C、B、A頭尾相接串連排列組成結構基因群；受其上游的啟動子P和操縱基因O的調控。

調控基因trpR的位置遠離P-O-結構基因群，在其自身的啟動子作用下，以組成性方式低水平表達調控蛋白R’。R’并無活性，當提供足夠的Trp時，Trp與R’結合使其構象改變而成為活性形式R，R可與O特異性結合，阻遏結構基因的轉錄，R的阻遏能力僅為lac I產物的1/1000。 這是一種負性調控，即操縱子通常是開放轉錄的，當有效應物(Trp為阻遏劑)作用時，則阻遏關閉轉錄。

2）Trp操縱子的衰減調控?

當Trp達到一定濃度，但還沒有高到能夠活化R使其起阻遏作用的程度時，產生Trp合成酶類的量已經明顯降低，而且產生的酶量與Trp濃度呈負相關。這種調控現象與Trp操縱子特殊的結構有關。當有一定的Trp存在時，RNA pol會提前終止轉錄，產生一個140nt的RNA分子，而不轉錄trp合成的基因。這種先導序列起到隨Trp濃度升高降低轉錄的作用，這段序列就稱為衰減子或弱化子（attenuator)。

4、半乳糖操縱子(gal operon)?

Galactose operon包括3個結構基因（gal E、gal T、gal k）表達產生的異構酶(UDP-galactose-4-epimerase)、半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷轉移酶(galactose transferase)和半乳糖激酶(galactose kinase)參與Gal代謝，形成UDPGal，用于合成細胞壁。 當細胞中缺乏葡萄糖時，這些酶可使Gal轉變成G-1-P，供細菌生命活動需要。

1）gal操縱子的結構：gal操縱子屬于誘導型操縱子。調節(jié)基因galR距離結構基因galE、T、K及操縱區(qū)O等很遠，而galR產物對galO的作用與lacI-lacO的作用相同。Gal是gal操縱子的誘導物。

2）gal操縱子雙轉錄起點的作用?

葡萄糖存在時 ：若無Gal，Gal R可結合在gal OE和OI上，并相互作用形成環(huán)，從P1、P2的轉錄都被阻遏（？缺gal時，P3的作用可能得到體現）。

當galR僅結合在OE時，P1的轉錄被阻遏，但P2被激活，P2低水平組成性表達gal操縱子。

當gal存在時，Gal R的阻遏解除，但由于葡萄糖的存在，P1不能啟動而只有P2低水平啟動轉錄。

無葡萄糖存在：若存在gal，gal的阻遏解除，依賴于CRP的P1高水平表達產生利用Gal的酶類，以Gal為能源和碳源。gal P2在gal P1的上游（部分重疊），gal P2與CAP位點靠近，在空間位置上CRP的結合抑制了P2的轉錄。

5、阿拉伯糖操縱子(ara operon)

阿拉伯糖(arabinose)是可作為碳源的五碳糖。 參與阿拉伯糖代謝酶的基因分布于3個操縱子中，但由一個調節(jié)基因（araC）的產物調控。 araC基因位于另一個操縱子中，它編碼的araC蛋白是這3個操縱子的調控因子。

1） araBAD操縱子的結構

阿拉伯糖操縱子上3個結構基因(araB、araA和araD)編碼的3個酶參與阿拉伯糖的降解。 核酮糖激酶(ribulokinase)、L-阿拉伯糖異構酶(L-arabinose isomerase)和L-核酮糖-5-磷酸-4-差向異構酶(L-ribulose-5phosphate-4-epimerase)。

2）阿拉伯糖操縱子的調控方式

araBAD和araC操縱子中有CRP位點，它們的起始轉錄需要cAMP-CRP，因此葡萄糖存在時araBAD和araC操縱子均關閉。AraC蛋白的存在抑制araC和araBAD的表達，當無葡萄糖而有Ara存在，Ara可與AraC蛋白結合使araBAD轉錄。araBAD與一個復合啟動子區(qū)域和一個調節(jié)基因araC相鄰。araBAD和araC基因的轉錄是分別在兩條鏈上以相反的方向進行的。

araC的自身調節(jié) ：當AraC水平較低時，其基因從Pc開始表達。當AraC蛋白濃度高時，由于AraC與AraO1結合，而araO1與AraC基因的啟動子重疊，可阻遏araC基因的表達。

翻譯水平的調控

在原核生物中，mRNA的二級結構和壽命、核糖體蛋白、稀有密碼子、營養(yǎng)缺乏的報警物以及反義RNA等都可對翻譯水平進行調控

1、稀有密碼子對翻譯的影響

細胞可通過翻譯調控不同蛋白含量的高低。即使對于同一操縱子上不同的基因，其產物在數量上也可大不相同。許多調控蛋白在細胞內含量很低，編碼這些蛋白的基因中高頻率地使用了很多稀有密碼子，稀有密碼子對應低豐度的tRNA，因此，翻譯速度受tRNA供應的限制，影響了蛋白質合成的總量。

2、重疊核苷酸調控翻譯起始

Trp操縱子中的5個基因中E和Ｄ分別編碼鄰氨基苯甲酸合成酶的不同亞基，組成四聚體。Ｅ、Ｄ產物的量一定要保持一種嚴格的當量關系，否則造成浪費；同樣Ａ和Ｂ基因也是分別編碼色氨酸合成酶的α亞基和β亞基，產量也要求一致。在E、D兩個基因之間存在著翻譯偶聯效應。trpE的終止密碼子和trpD的起始密碼子重疊。當trpE翻譯終止時，核糖體并不解離而偶聯翻譯trpD。trpB和trpA也有同樣的關系。

3、核糖體蛋白翻譯水平的調控

大腸桿菌的核糖體中含有50多種蛋白，各種核糖體蛋白在體內的量是平衡的，它們與rRNA組裝成核糖體。 在核糖體組裝時，與rRNA結合的蛋白為關鍵蛋白，它對核糖體蛋白的合成起調控作用，每一個操縱子編碼自己的關鍵蛋白，它抑制整個操縱子的表達。 某種r蛋白合成過快時，關鍵蛋白可與其模板mRNA上的SD序列結合而使其不能與核糖體結合，導致mRNA的降解而使這種r蛋白合成速度降低。與關鍵蛋白結合的rRNA和r蛋白的mRNA有同源性。當核糖體蛋白的mRNA表達過量時，關鍵蛋白較多地與核糖體蛋白的mRNA結合，導致其不能與rRNA結合形成核糖體。這樣就可調控核糖體蛋白的合成。

4、細菌營養(yǎng)缺乏調控

細菌在葡萄糖缺乏時可產生報警物質cAMP?？杀ＷC其利用其它糖類，如lac操縱子、gal操縱子和ara操縱子等。

培養(yǎng)基中營養(yǎng)缺乏，蛋白質合成停止，RNA合成也趨于停止，這種現象稱為嚴緊控制。

細菌缺乏氨基酸時會產生鳥苷四磷酸（ppGpp,魔斑）和鳥苷五磷酸（pppGpp）作為報警物質。

細菌缺乏任何一種氨基酸時，無負載的tRNA與核糖體A位點結合，這可能導致與核糖體結合的應急因子Rel A被激活，一個空載的tRNA進入A位會生成報警物質。

5、反義RNA

反義RNA(anti sense RNA)是與mRNA互補的RNA分子

1）反義RNA的作用

反義RNA能與mRNA分子特異性地互補結合，從而抑制該mRNA的加工與翻譯?？烧{控原核細胞中基因表達、控制噬菌體溶菌-溶源狀態(tài)以及抑制轉座子的轉位作用等。 通過人工合成反義RNA的基因，并將其導入細胞內轉錄出反義RNA，即能抑制特定基因的表達，阻斷該基因的功能，有助于了解該基因對細胞生長和分化的作用。同時也有對腫瘤實施基因治療的可能性。

2）反義RNA的作用機制

①反義RNA直接作用于其靶mRNA的SD序列和（或）編碼區(qū)，引起翻譯的直接抑制或與靶mRNA結合后引起該雙鏈RNA分子對RNA酶Ⅲ的敏感性增加，使其降解。

②反義RNA與mRNA的SD序列的上游非編碼區(qū)結合，從而抑制靶mRNA的翻譯功能。其作用機制可能是反義RNA與靶mRNA的上游序列結合后阻止了核糖體的結合。

③反義RNA可直接抑制靶mRNA的轉錄。

3）人工合成構建反義RNA

通過人工設計在天然狀態(tài)下不存在的反義RNA可調節(jié)靶基因的表達。

在原核生物中針對SD序列及其附近區(qū)域的反義RNA的作用可能更有效。

在真核生物中，對應于5'端非編碼區(qū)的反義RNA比針對編碼區(qū)的反義RNA更有效。也有實驗表明針對第一內含子的反義RNA也同樣有效。

噬菌體基因表達調控

1、噬菌體的兩種發(fā)育途徑

噬菌體是以E. coli為宿主的溫和噬茵體，能在細菌中繁殖。

1）溶源途徑 ：噬菌體感染E. coli后，將其基因組整合到細菌染色體上，隨著細菌染色體的復制而復制。整合有噬菌體基因組的細菌稱為溶源菌，這一過程稱為溶源途徑。溶源化細菌一般不被同種噬菌體再行感染，這一現象稱為免疫性。

2）溶菌途徑 ：噬菌體感染宿主后也可以利用細菌細胞內的養(yǎng)料進行繁殖，最終使宿主裂解而死亡，這一過程稱為溶菌途徑。溶源化的細菌受某些外界物理或化學因素(如紫外線、絲裂霉素C等)的作用原噬茵體便脫離細菌染色體而進行自主復制，于是細菌裂解，游離出大量的噬菌體，這一過程稱為誘導。

2、噬菌體基因組

噬菌體基因組為雙鏈線狀DNA分子。噬菌體的DNA分子兩端為粘性末端（cohesive, cos），由12bp的回文序列組成，其中有10個是G/C，可牢固地配對，使進入細菌的DNA分子成環(huán)。 的一個轉錄單位則包括功能上并不直接相關的更多基因（不同于大腸桿菌）

基因組分4大基因簇：

1）與調節(jié)控制有關的調節(jié)區(qū)(regulation) ：N編碼的N蛋白抗終止子tL1、tR1和tR2；Q編碼的Q蛋白抗終止子tR4。cⅠ、cⅡ和cⅢ基因編碼的CⅢ蛋白使CⅡ蛋白穩(wěn)定，CⅡ和CⅢ蛋白能使cⅠ基因啟始轉錄，CⅠ蛋白是阻遏物，能使與復制成熟和裂解等有關基因都不轉錄，使噬菌體處于溶源狀態(tài)。Cro蛋白(控制另一種調節(jié)蛋白，control of repressor and other things)對cⅠ和cro基因的轉錄起負調控作用。

2）與重組有關的區(qū)域(recombination)：重組區(qū)基因主管的整合和割離，xis編碼割離酶，int編碼整合酶

3）與復制有關的復制區(qū)(replication)：O、P基因

4）結構基因區(qū)：包括頭、尾、裝配和裂解有關的基因

基因組也可根據各操縱子轉錄的先后順序分成早期、晚早期和晚期等3期

基因組的調控區(qū)有4 個操縱子：

1） 總控制操縱子：CⅠ 蛋白操縱子（左向）

2） 左向早期操縱子：PL1 可轉錄出L1 和L2 的mRNA

3）右向早期操縱子：PR1 可轉錄 出R1 、R2 、R3 的mRNA 。

4）右向晚期操縱子：PR’可轉錄出R4和R5的mRNA。

3、DNA的基因表達調控

噬菌體于其他體系比較的最大特點在于抗終止，抗終止蛋白可解除弱終止子的作用而使轉錄進行進行

1）噬菌體溶菌途徑的建立

①λphage 進入細菌后成環(huán)狀

②CⅡ、CⅢ、O、P蛋白的合成

③在CⅡ、CⅢ蛋白作用下，PRE（PRE主管建立溶源，repressor for establishment of lysogeny，位于cro和cⅡ之間）的操縱子向左轉錄了包括cⅠ的基因。

④CⅠ和Cro是調節(jié)蛋白（Cro由PR編碼） ，CⅠ和Cro都可結合于左右2個操縱子上，但與每個操縱子中的不同位點的親和力不同。

⑤是否進入溶菌途徑在于CⅠ和Cro與各個操縱基因的結合（Cro是進入溶菌途徑的關鍵蛋白）。

2）溶源途徑的建立

①λphage DNA進入細菌首先表達N和Cro，此后左向的PN轉錄繼續(xù)延伸使CⅢ表達，同時右向的轉錄使CⅡ表達。

②CⅠ是進入溶源途徑的關鍵蛋白。CⅠ表達（PRM、PRE)需CⅡ和CⅢ的幫助。寄主hfl產物可水解CⅡ。因此，hfl產物對CⅠ是負效應。

③hfl表達受cAMP負調控，寄主細胞碳源和能源缺乏時，cAMP增高。使hfl產物活性降低，同時，CⅢ抑制hfl產物活性。因此，CⅡ增加。

④寄主himA受cAMP-CAP正調控，himA參與λ 與寄主染色體整合（寄主整合酶在碳源饋乏時活性也增高）。

⑤phage感染復數（multiplicity of infection，MoI)高時，CⅡ由單體轉變?yōu)橛谢钚缘墓丫垠w，與CⅢ一起幫助PRE轉錄出CⅠ，CⅠ可抑制cro的表達，進入溶源途徑。因此，營養(yǎng)耗竭、噬菌體感染復數高時進入溶源途徑。