И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Когда и-фактор диссоциирует, собственно РНК-полимераза укорачивается в положении выше -30, а после перемещения фермента на несколько пар нуклеотидов он становится еще более компактным, превращаясь в комплекс элонгации (см. Рис. 7.36). У эукариот процесс транскрипции значительно усложнен в связи с тремя обстоятельствами. Во-первых, транскрипцги осуществляется под действием трех разных РНК-полимераз. Во-вторых, РНК-полимераза эукариот не может самостоятельно инициировать транскрипцию. Для ее активирования необходимо большое число белков, называемых общими факторами транскрипции, которые должны объединиться в комплекс, прежде чем транс- 176 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Факторы транскрипции Факторы транскрипции Промотор аь Эпхапсе13 и 1в И и и -! 00 пн Участок, разделгнощий промотор >200 пн влппе Содержит несколько и эпхапсер, может иметь длину 1очкн инициации близко ращюложенных в несколько тпи транскрипции элементов, связывающих факторы транскрипции Схема организации регуляториого участка гена, транскрибируемого РНК-полимеразой !1 )/.еж1п, 2000.
Р. 61в) — 120 0 -60 -30 -10 +1 Транскрипция и СААТ ТАТА -100 Структура промотора у эукариот 1йцвве11, 1998. Р. 390). 1 — точка начала транскрипции. последовательность ТАТА, вероятно. контролирует выбор стартовой точки транскрипции; последовательность СААТ, по-видимому, контролирует первоначальное связывание РНК-полимервзы с промотором. С помощью ОС-домена, очевидно, происходит связывание РНК-полнмервзы с окрестностями сзартовой точки транскрипции В 1959 г. за огкрьпие мехщзизма биологического синтеза рибонуклеиновой кислоты С. Очоа !нечего Осанна) была присуждена Нобелевская премия. крипция начнется. Формирование комплекса— это многоступенчатый процесс, от прохождения которого будет в конечном счете зависеть скорость инициации транскрипции.
Во многих случаях регуляторные белки действуют, влияя главным образом на процесс сборки транскрипционного комплекса. И наконец, в-третьих, большинство регуляторных белков у эукариот может влиять на скорость транскрипции, даже если эти белки связываются с участками ДНК, расположенными за тысячи пар нуклеотидов от промотора. Рассмотрим организацию контролирующей зоны гена, транскрибируемого с помощью РНК- полимеразы П !рис. 7.37). Типичный ген, считываемый этим ферментом, имеет промотор, расположенный выше точки инициации транскрипции. Он содержит несколько коротких !меньше 10 пн) последовательностей нуклеотидов, с которыми связываются факторы транскрипции.
Эти последовательности разбросаны на участке длиной свыше 200 пн 1).ещ)п, 2000!. Они могут быть позитивными (РКŠ— рогййуе геяп!аготу е1етепгв) и негативными !~ЖЕ). Энхансер содержит более плотно расположенные элементы из нуклеотидов, которые также связывают факторы транскрипции. Фактором транскрипции называют любой белок, который необходим для инициации транскрипции, но не является собственно РНК-полимеразой. Промоторные и энхансерные участки генов выявляют в результате анализа мутантов и особого метода электрофореза, называемого футпринтированием. Регуляторные последовательности ДНК необходимы как для инициации транскрипции, так и для регулирования ее скорости и интенсивности. Поэтому промоторный район состоит из участка, на котором образуется комплекс из РНК-полимеразы И и общих факторов транскрипции, а также многочисленных регуляторных элементов-последовательностей, с которыми связываются различные регуляторные белки или специфические факторы транскрипции !рис.
7.3й). Регуляторные Глава 7. СТРУКТУРА ГЕ!!А 177 элементы гена могут быть расположены как вьпце, так и ниже точки начала транскрипции. Одним из наиболее известных регуляторных элементов гена является промотор, который состоит из нескольких элементов. Из них самым близким к точке начала транскрипции является ТАТА-домен (5'-ТАТЛЛЛ-3'), называемый также доменом Хогнесса илн доменом Голд- берга — Хогнесса. Затем следуют домены СААТ (5'-ООССААТСТ-3') и ОС (5'-ООССОО-3').
1'1ромоторы могут содержать различные комбинации элементов, но ни один элемент не встречается во всех промоторах. Например, у )Э. те!пиодаз1«г были проанализированы данные о первичной структуре 252 независимых промоторов. Как оказалось, ТАТА-домен находится в положении от -25 до -30. Неожиданно было обнаружено, что половина промоторов у дрозофилы не имеют этого домена !Агкй)рога, 1995!. Некоторые промоторы имеют более одной копии СААТ или ОС. Домен СААТ играет существенную роль в инициации транскрипции, ТАТА и ОС, по-видимому, выполняют вспомогательные роли. Что касается стартовой точки транскрипции (1ЫК), то, несмотря на отсутствие гомологии по последовательности нуклеотидов между разными генами, все же есть тенденция к тому, что первым нуклеотидом в мРНК является Л, фланкированный с каждой стороны пиримндинами.
Этот район называется инициаторным и в общем виде может быть представлен формулой Ру, САРУ,. Общие факторы транскрипции необходимы для инициации транскрипции на всех типах промоторов. Они связываются с РНК-полимеразой П, формируя комплекс, окружающий стартовую точку. Они же определяют сайт инициации. Обгцие факторы транскрипции вместе с РНК-полимеразой составляют базовый транскрипционный аппарат.
Общие факторы транскрипции к настоящему времени очищены и выделены. Их шесть: ТН1А, ТГПВ, ТГП(3, ТГПЕ, ТГИГ и ТГПН (по некоторым данным, семь — описан ТГП!). Оии обозначаются первыми буквами слов 1гапзсйр1гоп Тас1огз — ТГ с добавлением римской цифры 1„П или!П в зависимости от того, какая это РНК-полимераза --- 1, И или 1И. Далее следует обозначение собственно белковой молекулы. Вместе с РНК-полимеразой П онн могут инициировать транскрипцию во внеклеточных системах ьч п1го.
Некоторые общие факторы транскрипции в свою очередь состоят из многих полипептидов. Сложную организацию имеет комплекс ТГШ-1. У млекопитаюших РНК-полнмераза П включает 12 — 14 полипептидов, в результате «ханса нианатор Расположение белков в тнпичпом нромоторе эукариот 181гай1, 199б) чего молекулярная масса этого комплекса доходит до 600 кДа. В состав транскрибирующего комплекса входят недавно открьпые белки, называемые 81Ь (зцрргеьвогз ор КНА Ро!П), которые связываются с болыцой субъединицей РНК-полимеразы (рис.
7.39). Эти белки помогают РНК-полимеразе разрушить нуклеосомы и декомпактизовать молекулу ДНК. Кроме того, молекула фактора транскрипции ТГПН связана с белками, участвуюшими в репарации ДНК (так называемой эксцизии нуклеотидов). РНК-полимераза П связана еще с группой белков семейства БзуПБпГ, которые могут разрушать нуклеосомы. Формирование белкового комплекса на промоторной последовательности начинается с того, что фактор транскрипции ТРИР связывается с ТАТА-доменом (рис. 7.40). ТГП() состоит в свою очередь из многих субъединиц.
Те из них, которые ответственны за распознавание ТАТА-последовательности, называются ТВР (ТАТА-Ъ!пгйп8 рготе!пя). Это неболыцие молекулы -30 кДа. Другие субъединицы называются ТАГ (ТВР-аззос!а(ес( Гас(огз). Их размеры варьируют от 30 до 250 кДа. Общая масса ТРИР, содержащего ТВР и 11 молекул ТАГ, составляет примерно 800 кДа. Комплекс ТВР + ТЛГ служит в качестве сайта связывания фактора ТГПВ, который привлекает РНК-полимеразу П и ТГПГ, в результате чего формируется «минимальный комплекс инициации транскрипции». ТГПГ состоит из двух субъединиц. Большая (КАР74) имеет АТР-зависимую геликазную активность н может быль вовлечена в процесс плавления ДНК во время инициации.
Меньшая субъединица (КАР38) плотно связывается с РНК-полнмеразой П. Для начала транскрипции РНК-полимераза П должна освободиться от комплекса факторов транскрипции. Ключевым в процессе инициации транскрипции является присоединение факторов транскрипции 1Т8 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ СЕД!ЕТИКА ! 65 . ° «. ( называние !48 196 с ДНК Активация 768 881 « Активация 851 881 и Связывание с 6АЬ80 65 94 ° 3 Димсризация ТЕПŠ— ~ Сборка общего транскрипционного комплекса 1Наппа-Козе, Напяеп, 19961: а — типичный промотор гена эукариот, содержащий элемент инициации транскрипции (!ХК) и ТАГА- домен, а также некоторое число позитивных (РКЕ) н негативных регуляторных элементов ()эКЕ); б —: — порядок сборки общих факторов транскрипции и РНК-полимеразы П на промоторе С Н Хп С ТРПН и ТН1Е.
Еще один фактор -- ТР1П присоединяется после ТН(Е. Одна из субъединиц ТРПН, обладающая протеинкиназной активностью, фосфорилирует молекулу РНК-полимеразы П. Фосфорилирование происходит в зоне длинного полипептидного «хвоста» СТЫ, в результате чего молекула полимеразы изменяет конформацию, становится готовой к транскрипции и освобождается от всех факторов транскрипции, кроме ТН11). На примере нескольких генов установлено, что зто фосфорилирование освобождает РНК-полимеразу П и позволяет начать транскрипцию. Всего в состав комплексов общих факторов транскрипции и РНК-полимеразы П входит до 50 белков, иногда зти комплексы называют транскриптосомами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
