Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Функционирование таких промоторных элементов, контролирующих точность и частоту инициации, в сильной степени зависит ог их расположения и ориентации. Замена даже единичного нуклеотида в этой области может весьма существенно сказаться на их функции. Критичным является также и расстояние до точки инициации транскрипции; при изменении 5'. 3'-ориентации иа обратную эти элементы, как правило, утрачивают рсгуляторную активность (рис. 39.8).
Третий класс последовательностей увеличивает или уменьшает обычный (базовый) уровень транскрипции эукариотических генов. Эти элементы в за- Синтез и проиеееинг РОК Дополнительная регуляция экспрессии Базовая регуляция экспрессии мй ген ствия определенных участков ДНК со специфическими белковыми факторами. Множество таких белковых факторов было идентифицировано (табл.
39.2). Изучению механизма влияния таких ДНК-белковых висимости от оказываемого ими эффекта называют «зихаисервми» или «сайлеисерами» соответственно. Они могут быть расположены как до (со стороны 5'), так и после (со стороны 3') сайта инициации транскрипции. В отличие от промоторных последовательностей эихаисеры и сайлеисеры могут оказывать пис-эффект на расстоянии сотен и тысяч оснований от соответствующей траискрипциоиной единицы.
Их функционирование не зависит от ориентации. И наконец, известен еще один класс регуляторных элементов, обеспечивающих адаптивную регуляцию экспрессии некоторых генов. Представителями этого класса являются регуляторные элементы, чувствительные к гормонам (стероидам, Т„ТРГ, сАМР, пролактину и т.д.; см. гл. 44). Сюда же включены элементы, специфически регулирующие клеточный ответ иа тепловой щок, действие металлов (СгР+ и Хп' ) и некоторых химических токсинов (диоксин). К этому классу относятся и определенные участки последовательности ДНК, ответственные за регуляцию ткаиеспецифичиой экспрессии генов, например гена альбумина в печени.
Некоторые из таких адаптационных структур функционируют подобно сайленсерам или энхаисерам (так регуляторный элемент, чувствительный к глюкокортикоидиым гормонам, действует как энхансер). Общее свойство всех регуляторных элементов, как основных, так и дополнительных, состоит в том, что их функционирование зависит от взаимодей- Таблица 39.2. Некоторые регуляторные элементы, контролирующие транскрипцию, и связывающиеся с ними факторы, найденные для генов, транскрибируемых РНК- полимеразой П Фактор Элемент ТАТА-связывающийся белок СААТ-связывающийся белок ХР-1 (ядерный фактор 1) БР-1 ХР-А (ядерный фактор А гена иммуноглобулина) Многочисленные Фактор транскрипции белков теплового шока Глюкокортикоидный рецептор ТАТА-бока СААТ-бокс ТОО(Х),,ОССАА ОООССО АТТТСОАТ Энхансеры СХХОААХХТТС)ь11ь)О ТОТТСТ (глюкокортик пидны й регуляторный элемент, ОКЕ) ООССАСОТОАСС 1УЯР (5'-фактор) из аденови- или М(.ТР (ос- руса новной фактор транскрипции позднего промотора) Ряс.
39.8. Схема организации регуляторных блоков типичного эукариотического гена. В функциональном гене можно выделить регуляторную и структурную области, разделенные сайтом инициации транскрипции (показан стрелкой). Регуляторная область состоит из двух элементов, определяющих базовый уровень экспрессии. Проксимальный элемент„ТАТА- бокс, направляет РНК-полимеразу к сайту инициации транскрипции и, следовательно, определяет точность начала синтеза РНК. Другой регуляторный элемент (ираггеат) контролирует частоту, с которой происходит инициация транскрипции.
Наиболее изученным регуляторным элементом этого класса является так называемый СААТ-бокс, однако в других генах могут использоваться и иные элементы. В регуляции экспрессии участвуют также энхансеры и сайленсеры— элементы, усиливающие или ослабляющие базовый уровень транскрипции, и элементы, регулирующие экспрессию определенных генов в ответ на различные сигналы (включая гормоны, тепловой шок, ионы металлов, некоторые химические препараты). Сюда же относятся и функционально подобные элементы, обусловливающие тканевую специфичность экспрессии генов. Возможно, что два последних блока регуляторных элементов функционально перекрываются (показано соединяющей линией).
Зависимость функции элемента данного типа от ориентации указана стрелками. Так, проксимальный элемент обязательно должен быть в ориентации 5' -+ 3'. СААТ-бокс и аналогичные ему элементы наиболее эффективно работают в ориентации 5' — 3', но некоторые функционируют в обеих ориентациях. Разорванные линии между квадратами указывают на то, что положения данных элементов относительно сайта инициации транскрипции строго не фиксированы. В действительности элементы регуляции экспрессии могут быть расположены также и правее (т.е. ближе к 3'-концу) сайта инициации транскрипции.
Глава 39 взаимодействий на транскрипцию генов посвящено значительное число исследований. Сигналы терминации транскрипции, направляемой эукариотической РНК-полимеразой 11, изучены очень плохо. Однако есть основания считать, что сигналы терминации расположены на значительном расстоянии от 3'-конца кодирующей области эукариотическнх генов.
Например, сигналы терминации транскрипции гена р-глобина мыши обнаружены в нескольких местах на расстоянии 1000 — 2000 оснований далее сайта, по которому обычно происходит полиаденилирование транскрипта. Мало что известно о самом процессе терминацин. Неизвестно, участвуют ли в терминации какие-либо специфические белковые факторы, подобные р-фактору бактерий. 3'-Конец зрелой мРНК генерируется уже после завершения транскрипции, по-видимому, в два этапа. После того как РНК-полимераза П пройдет область, кодирующую 3'-конец транскрипта, первичный транскрипт расщепляется РНК-эндонуклеазой в области, отстоящей от консенсусной 3'- последовательности АА11ААА на 15 оснований.
Повидимому, в эукарнотических транскриптах последовательность АА()ААА выполняет функцию сигнала разрезания РНК. Затем вновь образованный 3'- конец полнаденилируется в нуклеоплазме, как описано ниже. ДНК-зависимая РНК-полимеваза 111, транскрибирующая гены тРНК и малых ядерных РНК (мяРНК, см.
гл. 37), узнает виутригеяиый промотор, расположенный непосредственно в рамках транскрибнруемой последовательности. В случае эукариотических генов тРНК функцию внутригенного промотора выполняют два отдельных внутренних блока последовательностей. Они транскрибируются, сохраняются в зрелой тРНК в высококонсервативной области и участвуют в образовании 0Н11- и ТЧ'С- петель соответственно (рис. 37.11).
При изучении структуры генов тРНК ш м1го было показано, что для выполнения промоторных функций расстояние между двумя блоками должно составлять 30 — 40 пар оснований. Транскрипция инициируется на участке между 1О- и 16-м нуклеотндом перед блоком А. Что касается гена 58-РНК, также транскрибируемого РНК-полимеразой Ш, то для него выявлено взаимодействие со специфическим белковым фактором транскрипции.
Судя по всему, связываясь с внутри- генным промотором, этот фактор взаимодействует с РНК-полимеразой Ш, контролируя точность расположения каталитического центра фермента в точке инициации транскришщи. ПРОЦЕССИНГ МОЛЕКУЛ РНК У прокариотических организмов первичные транскрипты мРНК-кодирующих генов начинают использоваться в качестве матриц белкового синтеза еше до полного завершения транскрипции. Транскрипция и трансляция у прокариот — это сопряженный процесс.
Транскрипты прокариотических рРНК и тРНК имеют гораздо большую протяженность, чем соответствующие зрелые молекулы РНК. Так, многие тРНК-транскрипты содержат более одной молекулы тРНК. Таким образом, для прокариотических организмов процессинг первичных рРНК- и тРНК-транскриптов является необходимым этапом образования зрелых молекул. Практически все первичные транскрипты РНК у эукариот подвергаются сложному процессннгу в период между их синтезом и началом реализации ими соответствующей функции — в роли мРНК или в роли самостоятельных структурных факторов, таких, как рРНК, 58РНК или тРНК.
Процессинг происходит в первую очередь в самом ядре. Процессинг включает кэнироваиие, реакции расщепления и лигирования, присоединение дополнительных концевых нуклеотидов и нуклеозидиую модификацию. От 50 до 75'/о ядерной РНК млекопитающих, включая и 5'- кэпированные цепи, не входит в дальнейшем в состав цитоплазматических мРНК.
Эта величина внутриядерной потери РНК значительно выше, чем та, которую можно подсчитать, учитывая только удаление некоднрующих областей транскриптов (см. ниже). Точная функция «избыточной» РНК ядра клеток млекопитающих остается пока неизвестной. Благодаря развитию методов рестрикционного картирования и секвенирования молекул ДНК удалось установить, что во многих генах эукариот между зизоиамп (т. е. кодирующнми фрагментами последовательности) располагаются протяженные участки ДНК, не несущие генетической информации, непосредственно транслируемой в аминокислотную последовательность белков (см. гл. 38). Такие промежуточные последовательности, или иятроиы, обнаруживаются в большинстве, но не во всех генах высших эукариот. Первичные транскрипты структурных генов включают и участки, соответствующие интронам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
