И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Две другие РНК-полимеразы, 1 и Ш, найденные у зукариот, также требуют для активирования набор общих факторов транскрипции. С ними не все ясно. Установлено лишь, что белки ТВР нужны для всех трех полимераз. Другие факторы отличаются от тех, что были описаны в комплексах с РНК-полимеразой П. Комплекс РНК-полимеразы П и общих факторов транскрипции может функционировать, А Ь А Ь Ь С С Еп С С ТЕ!1О (ТВà — ТАЕ) '- ТН1А — -1 ТЕПŠ— ТЕПŠ— КЫА Ро! П + ТЕПН вЂ” ~ Структура белка-активатора ПАЬ4 у дрожжей 1Ьетс!и, 2000.
Р. 64!. Указана локгщизация (цифры обозначают номер аминокислотного остатка в белке) независимых районов, которые связываются с ДНК, активируют транскрипцию (2 района). участвукн в димеризации белка и связываются с регувятором ОА1.80 Схематическое изображение выявляемых в белках структурных доменов связывания с ДНК 18(той(, 19891: а — спираль-поворот-спираль, 6, е --- «цинковые пальцыя. г — — «лейциновая застежка». Прямоугольниками изображены фрагменты ДИК, с которыми взаимодействуют белковьк домены но с низкой эффективностью. Чтобы достичь необходимого уровня функционирования, требуется участие специфических факторов транскрипции. Это регуляторные белки, необходимые для контроля процесса образования белкового комплекса на промоторе.
Специфические факторы транскрипции должны обладать двумя важнейшими свойствами: 179 Глин«7. СТРУКТУРА ГЕНА -1917 -400 -300 Л7и И »632 -100»1 27нг ФФ НБЕ6 НБЕ4-5 НЫЕ1-2 НЫЕЗ кч. тет 3 Участок контролируюьцего элемента гена (ьгр26 у 13гозор(луо гие!апое«згег [Еп ег а1,, 1993): 1, 3 — листальный и прокеимальный участки гиперчуветвительноети к ДНК-азе 1, ? — участок формирования нуклеосомы. (СТ1, — 6АПА-саят С вЂ” ОАА — ТТС вЂ” С ° ' ч 1) опознавать специфические последовательности-мишени, расположенные в энхансерах, промоторах и других регуляторных элементах данного гена; 2) связываться с другими компонентами транскрипционного аппарата после присоединения к ДНК. Очень часто молекула фактора транскрипции имеет разобщенные домены связывания с ДНК н активаторами транскрипции.
Иногда возникает третий домен, связующий два предыдущих (соединяющий домен). Особенно детально описана структура активатора транскрипции ОАЕ4 у дрожжей. Регуляция этим белком происходит на последовательности ()АБ (орз(геаш асйтайпй зее(пенсе). Белок ОАЕ4 выполняет три функции; он связывается с участком ДНК в 13АБ, активирует транскрипцию, связывается с другим регуляторным белком ОАЕ80. Каждая из этих функций локализована в особом районе белка (рис. 7.41). В некоторых случаях целый ряд генов может отвечать на какой-то общий индуцирующий агент.
В этих случаях регуляторные участки данных генов связываются с белками, имеющими общие последовательности аминокислот (мотивы), позволяющие им связываться с ДНК. Известны различные белки, имеющие следующие специфические мотивы связывания с ДНК: 1. Домен связывания с ДНК рецепторов стероидных гормонов. Каждый рецептор активируется в результате связывания определенного стероида. 2. Мотив «цинковые пальцы» (х(пс-Впкег) (рис. 7.42). Первоначально этот мотив был открыт у белка ТНПА, затем у многих других факторов транскрипции. 3. Спираль--поворот-.спираль.
Одна 1.-спираль лежит в широкой бороздке ДНК, вторая под углом поперек ДНК. Этот домен был описан у фаговых репрессоров„в белках, регулирующих развитие (гомеодомен). 4. Спираль-.петля-спираль. Обнаружен в некоторых белках, регулирующих развитие. 5. «Лейциновая застежка» состоит из последовательности аминокислот с остатком лейцина в каждой седьмой позиции. Мотивы двух белков взаимодействуют, образуя димер.
Ниже приведены некоторые примеры организации регуляторных участков, обнаруженных у генов эукарнот. Гены, отвечающие на тепловой шок (см. разд. 13.10), имеют в составе регуляторной зоны от трех до шести «элементов теплового шок໠— — НЯЕ (рис. 7.43), которые представлены 14-членными последовательностями нуклеотидов (рис. 7.44). Известно, что гены теплового шока очень быстро реагируют на индуцирующее воздействие. В соответствии с таким типом индукции у них устроены регуляторные районы. В неиндуцированной тепловым шоком клетке (рис. 7.45) находятся белковые факторы НЯЕ, они неактивны и не связываются с промоторными НБЕ-элементами.
РНК-полнмераза П занимает участок гена в районе точки инициации транскрипции. В результате теплового шока белок НБЕ модифицируется и связывается с промотором гена Ьзр. Это приводит к активации РНК-полимеразы П либо путем воздействия Последовательность нуклеотидов„составляющая контролирующий элемент Н5Е у дрозофилы (ь(а е1 а1., 1990. — Из: Жимулев, 1994. С. 339) 180 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА -90 -70 НЯЕ( Тепловой шок у — 90 НЯЕЭ Схема изменений в компонентах промоторной зоны гена Ьгр70 дрозофилы во время индукции тепловым шоком [Коцйч(е, Щж 1988. --. Из: Жимулев, !994.
С, 354) ТАТА ЕСЙ НЕЕ 4 Литература к разделу 7.6.7 Регуляторные последовательности в 5'-нетранскрибируемом районе гена дяр23 у дрозофилы '(Меяггй е! а!., 1986. — Из: Жимулсв„1994. С. 343]. ЕСК вЂ” участки связывания с экдизон-рецепторным комплексом, НБŠ— элементы связывания фактора теплового шока на ТАТА-домен, либо через высвобождение гипотетического белка «Х», блокирующего РНК- полимеразу П (см. Рис. 7.45). Некоторые из генов )ьгр индуцируются также гормонами. Соответственно промоторы этих генов организованы сложнее (рис.
7.46). В них перемежаются регуляторные элементы обоих типов. Повтор (СТ) связывает белок, называемый ОАОА-фактором. Последний устанавливает и поддерживает состояние гиперчувствительности к ДНК-азе 1 до индукции тепловым шоком, в то время как НЕЕ связывается с элементами НЕЕ в уже активированном хроматине и инициирует транскрипцию. В некоторых случаях активаторы и репрессоры генной активности имеют идентичную локализацию и действуют антагонистически.
Например, белки группы Ро!усошЬ связываются с участком, называемым РКЕ (Ро!ЛчсошЬ геяропяе е!ешеп(), и поддерживают неактивное состояние гена. Активирующий фактор (ОАОА- фактор), кодируемый продуктом гена!г!Г)зогах- !!)ге, связывается с ОА-богатыми последова- тельностями и имеет сайты связывания также в пределах РКЕ. Гвоздев В. А. Механизмы регуляции активности генов в процессе транскрипции д Соросовский образовательный жури.
! 996. № 1. С. 23 — 31. Жимулев И. Ф, Современные представления о структуре гена у эукариот д Соросовский образовательный журн. 2000, Т. 6, № 7. С. 17-24, Патрушев Л. И. Экспрессия генов. Мл Наука, 2000. С. 36 — 183. А!Ьегм В., Вгау (У., Ьетч(я Л., Ка(Т М., КаЬег(я К., чуа(яап Л. !Э. Мо!есц!аг Ью!ойу оГ(йе сеП. За еф Ыеж Ъог(с; Ьопйоп: баг1апс( РнЫНГйп8!пс., 1994. Р. 421-432. Агйуйроча!. К. Ргошояег е!егпепм ш РгояорЛП!о гле!апо8оягег гечеа!ес( Ьу яечпепсе апа!угйя д белейся. !995.
Чо!. !39. Р. 1359 — 1369. Напив-Козе Ъч'., Напяеп П. Асбче гергеяя(оп шесйапыпя оГ ец(сагуог(с ггапяспрбоп гергеяяогя д Тгепйя Н белейся. 1996. Чо!. 12. Р. 229-234, (.еъ!п В. белея ЧП. ОхГогй; Ыеэч Ъог1с ОхГоп( 1!пи чеггйгу Ргеяя, 2000. Р. 233 — 271, 627. Ьп (3., %'а!!гаГЬ 1.. 1... Сгапо1с Н., Е18!п 8, С. К. (СТ) (ОА) гереася апс( Ьеая яЬос1с е!ешеп(я Ьаче сйяг(пег го!ея 1п сйгошаг(п я1пюгцге апй ггапяспргюпа! аспчагюп о1'ГЬе 73гояорйн!а дяр26 Яепе д Мо!. Сей. Вю!. 1993. Чо!.
13. Р. 2802 — 28!4. КвяяеП Р. Л. (эепебся. 5ь ес(. Меп(о Раг1с, Саб(огп(а: Айсйяоп%ея!еу Ьопйшап!пс., 1998. Р. 379 — 417. БггпГП К. Сйгоп1аг(п ясгосюге апб К(эА ро!ушегаяе П соппессюп: ппрйсабопя 1ог 1гапяспрйоп д СеП. 1996. Чо1. 84. Р. 179 — 182. 18! Глапа 7. СТРУКТУРА ГГ11А , э::Лг ТАТА ЬЬ РЬЗ ВВ ТАТА ЬЫ'5 ВВ ЬЫЭ5, гговгарпгшьтй 8!й В даля дм ТАТА 7.6.2. Метод релортерных генов для изучения регуляторных участков генов Одним из подходов к изучению организации регуляторной части гена является метод репортерных генов, разработанный в лаборатории В.
Геринга в 1985 г. Впервые он был применен на гене /йзй/ /агггзи 1/)д). Авторы имели фрагмент ДНК, в котором располакгалась кодирующая часть гена //а, а выше 5'-конца кодирующей части — еще один отрезок ДНК длиной 6,! тпн, содержащий регуляторную часть гена.
Гели трансформировать мутантов //з транспозоном, включающим весь фрагмент ДНК, у потомков формируется нормальный фенотип. Это значит, что и регуляторная, и структурная части гена функционируют нормально. Затем авторы удалили кодирующую часть /!к присоединили на ее место кодирующую часть гена /ас2, выделенного нз бактерии Е.
со//, и трансформировали этим транспозоном эмбрионы дрозофилы. Следует отметить, что ген /ас2 кодирует фермент)5-галактозидазу, расщепляющую /3-галактозидьь В условиях эксперимента можно подобрать особый галактозид, например вещество, называемое Х-8а!, в результате расщепления которого образуются соли, имеющие синюкэ окраску и нерастворимые в воде. Те- Локализация клеток (окрашены синим) имагииальных дисков дрозофилы, в которых экспрессируется ген /ас2 перь, если искусственно созданный ген, состоящий из регуляторной части /)з и гена 1ас7, проработает, а затем органы мухи будут проинкубированы с Х-йа!, то клетки, в которых такой ген был активен, окрасятся в синий цвет —- цвет водонерастворимого продукта расзцепления Х-8а! (рис.
7.47). В данном случае ген /ггс2 ведет себя как репортер, сообщающий о работе регуляторной части гена //к. Оказалось, что у трансформантов, содержащих в геноме транспозон, гибридный ген //яг7ас2 функционирует в тех же клетках, что и нормальный ген /пх Теперь можно попытаться узнать, какие именно участки регуляторной части гена более необходимы для нормального функционирования. С помощью особых приемов можно удалять разные части регуляторного фрагмента, объединять их с /аг2, трансформировать эмбрионы и следить за экспрессией /ас2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
