Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_3 (1123315), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Положительную регуляцию, приводящую к началу транскрипции, оказывают активаторы и ко-активаторы. Согласованный механизм активации транскрипции. Теперь мы можем воссоздать всю послеловательность событий активации транскрипции на типичном промоторе Ро! П (рис. 28-30). Порядок связывания некоторых компонентов может рыличаться; представленная на рис. 28-30 модель отражает общие принципы активации на примере одного типичного варианта сборки.
Многие активаторы транскрипции обладают значительным сродством к своим участкам связывания, даже если те находятся в области конденсированного хроматина. Связывание активаторов обычно приволит к активации промотора. Связывание одного активатора может облегчить связывание других, что постепенно приводит к вытеснению нескольких нуклеосом. Далее происходит последовательное ремоделирование хроматина, чему способствует взаимодействие активаторов с НАТ или с фермент- ными комплексами, такими как ЯЪ'1г8!ЧГ (или и с теми, и с другими).
Таким образом, связанный активатор может вовлекать другис компоненты, необходимые при дальнейшем ремоделировании хроматина для транскрипции специфических генов. Связанные активаторы взаимодействуют с большим медиаторным комплексом. В свою очередь медиатор обеспечивает поверхность для связывания сначала ТВР (ТЕПП), затем ТГПВ и других компонентов преинициаторного комплекса, включая РНК-полимеразу П.
Меднатор стабилизирует связывание Ро! П н соответствующих транскрипционных факторов и значительно облегчает формирование преинициаторного комплекса. Сложность таких регуляторных схем Регеииции трзисириоции гены гиегоболизме гелии~мы и дроиоиах. !маг ч ии, ыии итги с и и иг; и !и и!.и1.,:- (!д!.'П! еи инги г и;иеи~.ни:и1 ~+о! ии~;м1 !:,е!ий! еги и е '! ' Гормон-чувствнтельнме тнементы (НВЕ), с ноторьнтн связмввмтсл реценторы стеромдньи терновое !чп!'ИЕ) ~) ° ."...,.е ., ~:!'~!1 ии ~ ~ ~н~н-~н нижн и Р$ 1Е !'! ~1,::.~: .1, » 2а.з Регуляция экспрессии генов у эукариот У зукариот реализуется несколько вариантов РНК-опосредоваииой регуляции экспрессии генов У эукариот к РНК со специфическими функциями относят описанные выше микроРНК, мяРНК, участвующие в сплайсинге РНК (см.
Рис, 26-16), а также мяРНК, участвующие в модификации рРНК (см. рис. 26-26). Все не кодирующие белок РПК, включая РРНК и тРНК, имеют общее название — некодирующие РНК (нкРНК). Вероятно, в геномах млекопитающих содержится болыпе некодирующих, чем кодирующих РНК (см. доп. 26-4). Неудивительно, что до сих пор появляются новые функциональные классы некодирующих РНК. Многие из недавно обнаруженных неколирующих РНК взаимодействуют не с РНК, а с белками, и изменяют свойства связанных белков. Один из примеров — белок ВВА, который выступает в роли ко-активатора генов, реагирующих на действие стероидных гормонов; он влияет на активацию транскрипции.
Еще один пример— белки теплового шока. Фактор теплового шока-1 (Н8Г-1) — это белок-активатор, который в обычных условиях существует в виде мономера, связанного с шапероном Нзр90. При стрессе Н5Г-1 высвобождается из комплекса с Нэр90 и тримеризуется. Тример НЕР-1 связывается с ДНК и активирует транскрипцию генов, продукты которых необходимы для реакции на стресс. Некодирующая РНК фактора НЯВ1 (от англ. леаг ялос!. ИМЛ 1; - 600 нуклеотидов) стимулирует образование тримеров Н5Г-1 и связывание ДНК. Фактор Н5В1 действует не в одиночку, а в комплексе с фактором элонгации трансляции еЕГ1А.
Вспомогательные РНК влияют на ход транскрипции многими способами. Наряду с участием в сплайсинге (см. рис. 26-17) мяРНК П1 прямо связывается с фактором транскрипции ТГПН. Функция мяРНК 1)1 в этом комплексе не совсем понятна; возможно, она регулирует активность ТН1Н и/или влияет на сопряжение процессов транскрипции и сплайсинга. Еще одна РНК с неопределенной функцией, названная 78К, состоит из 331 нуклеотида; она содержится в болыпом количестве в клетках млекопитающих, связывается с фактором элонгации транскрипции р-ТЕГЬ (см. табл. 26-2) и подавляет удлинение транскрипта.
Другая нкРНК, В2 (-178 нуклеотидов) напря- мую связывается с Ро! П при тепловом шоке и подавляет транскрипцию. Связанная с В2 полимераза П образует стабильный преинициаторный комплекс, но транскрипция при этом блокирована. Таким способом при тепловом шоке РНК В2 подавляет транскрипцию многих генов, однако существует неизвестный пока механизм, позволяющий чувствительнгям к Н8Г-1 генам экспрессироваться в присутствии В2. Представления о роли нк1'Н К в экспрессии генов и во многих других клеточных процессах быстро развиваются. Одновременно с этим интересы биохимиков, изучающих регуляцию генов, все болыпе смещаются от белков в сторону РНК. Развитие контролируется каскадами регуляторных белков По сложности схем регуляции генов процесс превращения зиготы в многоклеточное животное или растение не имеет себе равных.
В ходе развития происходят изменения морфологии и белкового состава, которые зависят от точной координации изменений в экспрессии генома. В ранний период развития экспрессируется больше генов, чем в любой другой период жизненного цикла. Например, ооцит морского ежа содержит около 18 500 различных мРНК, а типичная дифференцированная ткань — около 6000.
Матричные РНК ооцита дают начало каскаду событий, которые регулируют экспрессию многих генов во времени и в пространстве. Некоторых животных особенно удобно использовать в качестве модельных систем для изучения развития, посколГяку их легко содержать в лабораторных условиях, и они достаточно быстро размножаются.
К таким животным относятся нематоды, плодовые мушки, рыбки-данио, мыши и растения ЛгабЫорях В этом разделе мы сосредоточим внимание на развитии плодовых мушек. Мы достаточно далеко продвинулись в понимании молекулярных событий, происходящих в ходе развития ЮоеорЫа те!аподазгег, и имеющуюся информацию можно использовать для иллюстрации общих схем и принципов. Развитие дрозофилы идет с полным метаморфозом на пути от эмбриона к взрослой особи (рнг. 28-37), Самые важные характеристики эмбриона — это полярность (передний и задний (,! Ъ~~цли~гк~и ~ гю ~.
~! ! ир~ни ~з 1рэг-п~!г»,,::: ~~~ч~ю иоля~инн~и,."р ' с~ ~ мси~ик;:, ~, ". 1:: ! (О1 евши'смв' ~пи ~ Ключевые >ермнны !281! нем эмбрионе определяется путем формирования псредне-заднего и спинно-брюшного градиентов белков, которые действуют как активаторы транскрипции или рспрсссоры трансляции, регулируя экспрсссик> генон, необходимых для развития определенных структур и определенных частях тела. Группы рсгуляторных генов последовательно действуют во нрсмсни и пространстве, прснрашая отдельные зоны яйцеклетки и структуры взрослого организма. Ключевые термины Термины, вы8еленные жирпым шрифтом, обьяо<я- ются в глоссарии.
сАМР-рсцспторный белок (СКР) 244 5(1>!г'5!>!Р 259 ТАТЛ-спязыпзющнй белок (ТВР) 262 активатор 232 зктннзторы транскрипции 261 зктнннрующзя послеловз> ельпогть (1!Л5) 261 зттепюзцня транскрипции 246 белки с высокой злектрофореющеской подвижностью(НМВ) 262 гены домашнего хозяйства 230 гормон-чувствительные элементы (НКЕ) 266 нндукцня 230 интерференция РНК 270 кзтаболнтнзя репрессия 244 ко-зктнззторы 261 Краткое содержание раздела 28.Э РЕГУЛЯЦИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ У ЭУКАРИОТ Для эукариотичсских генов более характерна положительная регуляция, чем отрицательная, и транскрипция сопронождастся большими изменениями структуры х)юматина.
Типичные промоторы Ро! П содержат ТАТА- бокс и последовательность 1пг, а также многочислснныс участки связывания активаторов транскрипции. Последние иногда расположены за сотни или тысячи пар оснований от ТАТА-бокса; и дрожжах они называются актипируюшими последовательностями (ПАВ), а в пысших эукариотах — энханссрами. Для регуляции транскрипции обычно требуются крупнысбслконыскомцлексы. Влияние активаторов транскрипции на Ро! и опосрсдовано ко-активаторными белковыми комплексами, такими как мсдиатор. Активаторы содержат отдельные домены, отпеча>ощип за активацию и за связывание ДНК. Другие белковые комплексы, включая гистонацстилтрансфсразы и АТР-зависимые комплексы, такие как ЯЛ>1>'81НР и АПИК обратимо перестраивают и модифицируют структуру хроматина.
Гормоны рсгулируц>т экспрессию генон одним из двух способов. Стероидпые гормоны напрямую нзаимодсйстпуют с внутриклсточными рецепторами, которые япляются ДНК- связывающими рсгуляторными белками; связывание гормона либо усиливает, либо ослабляет транскрипцию гснов-мишеней. Нсстсроидныс гормоны связываются с рецепторами на клеточной поверхности, запуская сигнальный цугь, который может принести к фосфорилиропанию рсгуляторпого белка и изменить его активность. Регуляция экспрессии генов цри участии молекул РНК играет важную роль в эукариотичсских клетках, причем число известных мсханизмоп такой регуляции продолжает расти.
Развитие многоклсточного организма регулируется очень сложно. Судьба клеток и ран- гены парного правила (рз>г-гп1е) 273 гены полярности сегмепж>в 274 гены пробела (Нзр) 273 гены сегментации 273 гнстонзцетнлтрзнсферззы (НЛТ) 258 гомеобокс 241 гомеодомен 241 гомеотнческне гены 276 лейцннонэя молния 241 материнские гены 273 материнские мРНК 273 медпзтор 262 метэмерня 272 микро-РНК 270 морфогепы 272 нкРНК 271 оператор 232 оперон 234 оснбвнзя спнрюп -пстля— сшц>зль 24! осноппые факторы транскрипции 261 отрицательная рсгуляпня 232 положительная регуляция 232 полярность 271 пренннцнзторпый комплекс (!'1С) 262 регулон 245 ремолелнровзнне хромзтн>щ 258 репрессия 231 репрессор 232 репрессор трансляции 250 рнбоперенлючэтель 253 спнразь — поворот — спираль 239 строгий ответ 251 фазовзя взрнзпня 254 факторы специфичности 232 цннконый палец 239 энхэнсеры 233 ) ' ь'г ) Часть 111.
28. Регуляция экспрессии генов Дополнительная литература для дальнейшего изучения Оогиая . ги г с)в г л ра Сагтой, Я. В. (2005) Епсйеяя Еоппя Мозг Веаигг(и(: Т)ге Хев 5пепсе о( Ег о От о апг)г)ге Ма)»гид оу гйе А тта! Кгифот, ссг. 'ллг. Хог»оп й Соврапу, Хси Уог)с. Интересное описание того, как биология развития дополняет эволюционную оиологию. Мййег-НП1, В. (1996) Т(ге 1ас Ореюпг А 5)гогг Г(итогу о)' а Сспебс рагаг(гдт, Ссга1»ег с(е ( гоу»ег, Глгечг Уог)с. Прекрасный подробный обзор исследований этой важной системы. ХеЫЬагй, Е С. (е»1.). (1996) ЕясЬспсЬга со!» аиа 5айпопсйа сурЬгпшгшгп, 2п»1 ес)п, 'лго!. 1: Седи(агап»( Мо!еси(аг Вю1оду (Сигов, К., 1пдгаЬав, !. 1, Е)п, Е.
С. С., Мадаяапг)с, В., Голи К. В., Кехи($»оГЕ (сг. 5., Кдеу, М., 5»ЬаесЬ»ег, М., й 1) вЬагдег, Н. Е., чо1, ес(я), Ашепсап дойссу 1ог М1сгоЬго1оду, ллгаяйгпдсоп, ОС. Прекрасный обзор многих бактсриальных оперонов Сетевая версия, Есоба1, регулярно обновляется. Бага!, А. й Капо, Н. (2005) Ргоссш-ОХА гесодпгсгоп рассегпя ап»$ ргейсбопя Аппи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
