反馈阻遏是生物体内通过
代谢终产物浓度变化调控基因表达的机制。其分子机制体现为高浓度末端产物作为
辅阻遏物,与原本无活性的
阻遏蛋白结合后形成活性复合物,该复合物结合于操纵区DNA,通过空间位阻效应阻止
RNA聚合酶与启动区结合或阻断
转录延伸。根据代谢途径类型可分为直线型(如大肠杆菌甲硫氨酸合成)和分支型(如天冬氨酸激酶同工酶调控)两种调控模式。该机制可使生物体在转录水平精准调控酶合成量,达到节约代谢原料的目的。
在直线型代谢途径中,单个终产物可同时阻遏代谢途径中所有酶的合成。如大肠杆菌
甲硫氨酸合成系统中,过量甲硫氨酸可同时阻遏3种关键酶的生成。
分支型代谢途径则通过
同工酶实现精准调控。例如天冬氨酸激酶存在三种同工酶,分别受
赖氨酸、
苏氨酸和蛋氨酸的特异性阻遏,这种分工调控能有效避免代谢失衡。
在
食品生物化学领域,反馈阻遏被列为代谢调控的核心概念。
大连工业大学2023年研究生入学考试大纲(科目代码815)明确要求考生掌握该机制与
反馈抑制的差异,及其在
代谢网络中的调控地位。
法国科学家Jacob和Monod于1961年提出操纵子模型,首次从分子层面阐明反馈阻遏的作用机制。他们的研究证实阻遏蛋白通过与
DNA特异性结合实现
基因表达调控,这一发现为现代
代谢工程奠定了理论基础。