Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Связываниеλ-репрессора с двумя участками в OL и ORболее эффективно блокирует промотор, чемсвязывание только с одним участком.28.13. λ-Репрессор регулируетсобственный синтезЧисло молекул λ-репрессора в лизогенныхклетках Е. coli строго регулируется. Снижение количества репрессора (даже кратковременное) переводит клетку на литическийпуть.
С другой стороны, избыток репрессора затруднит выход фага, если условия егосуществования в бактерии станут неблаго-приятными. Как регулируется концентрацияλ-репрессора? Проведенные сравнительнонедавно исследования показали, что это репрессор регулирует собственный синтез.Для этого λ-репрессор связывается с OR3операторным участком, локализованным28. Регуляция выражениягена в фенотипе123Рис.
28.19.Схематическое изображениеоператорных участков OL и ORи прилегающих генов. Самоевысокое сродство к λ-репрессору имеют ОL1 и ОR1. сI - ген-репрессор. Левый транскрипт начинается с гена N, правый - сгена crо.ближе всего к гену cI, и выключает транскрипцию этого гена (рис. 28.20). Связываниерепрессора с О R 1 , напротив, усиливает транскрипцию гена cI.
Напомним, что сродствоλ-репрессора к ОR1 выше, чем к OR3. Такимобразом, транскрипция гена cI усиливаетсяРис. 28.20.124Саморегуляция концентрацииλ-репрессора. А - когда репрессора мало, он связывается сO R 1 и стимулирует транскрипцию гена сI. Б - по мере увеличения концентрации λ-репрессора он связывается с ОR3и ингибирует дальнейшуютранскрипцию гена cI.Часть IV.Информацияпри низкой концентрации λ-репрессора и подавляется при высокой концентрации тогоже белка. Другими словами, выражение гена сI - саморегулирующаяся система.Описанная регуляция по принципу обратной связи стремится поддерживать концентрацию репрессора на таком уровне, чтобыостальной геном фага не экспрессировался.Как же тогда фаг может выйти из состояниялизогении? Литический цикл запускаетсяпри снижении числа молекул λ-репрессора;содержание λ-репрессора должно уменьшаться до такого уровня, которого достаточно только для транскрипции гена crо.Новообразованный белок cro связывается сОR3 и подавляет транскрипцию гена cI.Самое главное, что OR3 имеет более высокое сродство к белку cro, чем OR1.
Такимобразом, небольшое количество белка croподавляет синтез λ-репрессора, не выключаясинтеза самого белка cro. Вследствие этогоλ-репрессор уже не может руководить ходом событий. С этого момента необратимозапускается цепь реакций, ведущих к лизису.Таким образом, тонкое взаимодействие всего нескольких белков и операторных участков определяет путь развития фага. Былобы интересно выяснить, имеют ли неко-торые регуляторные системы, такие, какмножественные операторные участки с различным сродством к белкам, более общеезначение в регуляции развития прокариотических клеток.ЗаключениеКлетки регулируют количество синтезируемых белков различными способами. У E.coli выражение генов регулируется в первуюочередь на уровне транскрипции, а не трансляции.
Многие гены организованы в опероны - координированные единицы генетической экспрессии. Оперон состоит изрегуляторных участков (оператора и промотора) и нескольких структурных генов. Внеоперона имеется регуляторный ген, кодирующий белок, который взаимодействуетс операторным участком. Последовательность оснований лактозного оператора симметрична. Вообще симметрия играет основную роль в узнавании определенных участков в ДНК белками. lac-Оперон индуцируется β-галактозидами, например аллолактозой и изопропилтиогалактозидом.
Связывание индуктора с lac-репрессором приводит к его вытеснению с оператора. ТеперьРНК-полимераза может пройти через оператор и транскрибировать lас-оперон. Триптофановый оперон репрессируется триптофаном, который связывается со специфическим репрессором и дает ему такимобразом возможность связаться с оператором. В результате транскрипция генов, кодирующих ферменты биосинтеза триптофана, выключается.РЕКОМЕНДУЕМАЯЛИТЕРАТУРАС чего начатьJacob F., Monod J., 1961. Geneticregulatory mechanisms in the synthesisof proteins, J. Moi.
Biol., 3, 318-356. (Bэтой блистательной статье былапредложена модель оперона и сформулировано представление об информационной РНК.)Ptashne M., Gilbert W., 1970. Geneticrepressers, Sci. Amer, 222(6), 36-44.Maniatis Т., Ptashne M., 1976. A DNAoperator-repress or system, Sci. Amer.,234(1), 64-76.Кроме того, некоторые опероны биосинтеза аминокислот, в том числе trp-оперон,находятся под контролем аттенюаторов.Если конечный продукт биосинтеза - аминокислота - имеется в изобилии, транскрипцияв аттенюаторном участке прекращается.Для аттенюации необходима трансляциялидерной мРНК. Регуляция широкого спектра генов осуществляется циклическимAMP, который связывается с особым белком (БАК).
Этот комплекс взаимодействуетс промоторными участками нескольких индуцибельных оперонов и стимулирует инициирование транскрипции. Концентрацияциклического AMP повышается только принедостатке глюкозы. Таким образом, глюкоза косвенно подавляет синтез различныхферментов катаболизма.Бактериофаг λ может размножатьсяи разрушать клетки-хозяева (литическийпуть); в другом случае его ДНК может интегрировать с хромосомой клетки-хозяина(лизогенный путь). При литическом развитии происходит последовательная транскрипция трех групп генов.
На предраннейстадии образуется белок N, активирующийтранскрипцию ранних генов. При этомв свою очередь синтезируется белок Q - активатор поздней стадии транскрипции. Лизогенное состояние поддерживается λ-репрессором, который кодируется геном cI.Репрессор связывается с операторами OR иOL и препятствует транскрипции предранних генов. Присутствие многочисленныхучастков связывания в этих операторах позволяет λ-репрессорам регулировать собственный синтез.Лактозный оперонMiller J.H., Reznikoff W.S., 1978. TheOperon,ColdSpringHarborLaboratory.
(Превосходный сборникстатей, касающихся регуляторныхмеханизмов Е. coli и фага λ. Детальнорассмотрены лактозный, триптофановый, арабинозный, гистидиновыйи галактозный опероны.)Gilbert W.,Muller-Hill В.,1966.Isolation of the lac represser, Proc. Nat.Acad. Sci., 56, 1891-1898.Dickson R., Abelson J.,Barnes W.,Reznikoff W., 1975. Genetic regulation:the lac control region, Science, 187,27-35.Арабинозный оперонWilcox G., Meuris P., Bass P., Englesberg E., 1974. Regulation of the arabinoseoperon in vitro, J.
Biol. Chem., 249,2946-2952.Hirsh J., Schleif R., 1976. Electronmicroscopy of gene regulation: theL-arabinose operon, Proc. Nat. Acad.Sci., 73, 1518-1522.28. Регуляция выражениягена в фенотипе125ТриптофановыйигистидиновыйопероныPlatt Т., 1978. Regulation of geneexpression in the tryptophan operon ofEsherichia coli. In: Miller J. H.
andReznikoff W. S.(eds.), The Operon,pp. 213-302, Cold Spring HarborLaboratory. (Четко изложены представления о trp-опероне.)Oxender D.L.,Zurawski G.,Yanofsky C., 1979. Attenuation in theEscherichia coli tryptophan operon: therole of RNA secondary structureinvolving the Trp codon region, Proc.Nat. Acad. Sci., 76, 5524-5528.Bertrand K., Korn L., Lee F,r Platt Т.,Squires C.L., Squires C., Yanofsky C.,1975. New features of the regulation ofthe tryptophan operon, Science, 189,22-26. (Рассказ об истории открытияаттенюации транскрипции.)Barnes W.M., 1978. DNA sequencefrom the histidine operon controlregion: seven histidine codons in a row,Proc.
Nat. Acad. Sci., 75, 4281-4285.Stephens J. C., Artz S. W., Ames B. N.,1975. Guanosine 5'-diphosphate 3'-diphosphate (ppGpp): positive effector forhistidine operon transcription andgeneral signal for amino acid deficiency,Proc. Nat. Acad. Sci., 72, 4389-4393.Циклический AMP и катаболитнаярепрессияPastan L, Adhya S., 1976. Cyclicadenosine 3',5'-monophosphate inEscherichia coli, Bacteriol.
Rev., 40,527-551.Zubay G., Schwartz D., Beckwaith J.,1970. Mechanism of activation ofcatabolite-sensitive genes: a positivecontrol system, Proc. Nat. Acad. Sci., 66,104-110.Регуляция транскрипции фага λPtashne M., Backman К., НитауипМ.Z., Jeffrey A., Maurer R., Meyer В.,Sauer R. Т., 1976. Autoregulation andВопросы и задачи1.function of a represser in bacteriophagelambda, Science, 194, 156-161.Johnson A., Meyer B.J., Ptashne M.,1978. Mechanism of action of the crоprotein of bacteriophage λ, Proc.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
