Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 136
Текст из файла (страница 136)
7.3.8. Эукариотические белки-активаторы индуцируют сборку РНК-полимеразы и общих факторов транскрипции на сайте инициации транскрипции Участки ДНК, с которыми связываются эукариотнческие белки-активаторы, сначала назывались энхансерами, поскольку их присутствие увеличивало интенсивность инициации транскрипции (от англ. епЬапсе — увеличивать, усиливать). Когда же впервые выяснили, что эти белки-активаторы могут связываться за десять тысяч нуклеотидных пар от промотора, это стало полной неожиданностью, но, как мы видели, петлеобразование ДНК дает по крайней мере одно из объяснений этому первоначально загадочному наблюдению.
Самые простые белки-активаторы построены из модулей, состоящих из двух от дельных доменов. Один домен обычно содержит один из рассмотренных ранее структурных мотивов, узнающих специфическую последовательность ДНК. Второй домен, иногда называемый акгпивируюгцим транскрипцию доменом (асбпабоп дотагп), ускоряет интенсивность инициации транскрипции. Такой тип модульной структуры впервые выявлен в экспериментах, где были использованы методы генной инженерии для создания химерного белка, содержащего активируюший транскрипцию домен одного белка и соединенный с ним ДНК-связываюший домен другого белка (рис.
7.45). Как эукариотический белок-активатор после связывания с ДНК увеличивает интенсивность инициации транскрипции? Как будет скоро видно, существует несколько механизмов, посредством которых это может произойти, и во многих случаях эти различные механизмы согласованно работают на одном промоторе. Но вне зависимости от точного биохимического пути основная функция активаторов состоит в привлечении, позиционировании и модификации общих факторов транскрипции, медиатора и РНК-полимеразы П на промоторе так, чтобы могла начаться транскрипция. Они делают это напрямую, непосредственно действуя на эти компоненты, или косвенно, изменяя структуру хроматина вокруг промотора.
Некоторые белки-активаторы непосредственно связываются с одним или более из общих факторов транскрипции, ускоряя их сборку на промоторе, который связан через ДНК с этим активатором. Другие взаимодействук>т с медиатором и привлекают его к ДНК, где он затем может облегчить сборку РНК-полимеразы и общих факторов транскрипции на промоторе (см.
Рис. 7 44). В этом смысле эукариотические активаторы напоминают активаторы бактерий касательно привлечения РНК-полимеразы к специфическим участкам ДНК, чтобы РНК-полимераза могла начать транскрипцию. белок ~ ф~ ДНК-связывающии Оаи ) афер - домен белка Оа14 гвн гелакп>кинаэы ТАТА ) ГЕН ВКЛКЗЧЕН мРНК химерный белок Оа144.ехА гвн касс ГЕН ВЫКЛЮЧЕН ТАТА последовательность ДНК, распознаваемая белком Оаи ТАТА ) ГЕН ВКЛЮЧЕН последовательность ДНК, распознаваемая белком Свхд мРНК 7.3.9. Эуиариотичесиие бенки-актиааторь) модифициругот также и лоиапьнуиз структуру хроматина Общие факторы транскрипции, медиатор и РНК полимераза, оказывается, не способны сами собираться на промоторе, упакованном в стандартные нуклеосо мы. Более того, можно предположить, что такая упаковка, возможно, развилась в ходе эволюции, чтобы предотвратить «утечку» транскрипции.
Кроме своих Рис.7.45. Модульная структура белка-активатора. Схема опыта, позволяющего выявить в составе белка- активатора Оа14 у дрожжей независимые ДНК-связывающие и зктивирующие транскрипцию домены. Функциональный активатор может быть получен при соединении С-концевой части белка Оа!4 Гвэожжей и ДНК-связывающего домена бактериального регуляторного белка )белок 'сехд) методами генной инженерии. Когда этот бактериально-дрожжевой гибридный белок будет синтезироваться в клетках дрожжей, он будет активировзть транскрипцию дрожжевых генов, если перед этими генами встроить специфический участок, обеспечивающий его связывание с ДНК, а) В норме белок Оа 14 отвечает зэ активацию транскрипции генов дрококей, кодирую щих ферменты, которые превращают галактозу в глюкозу.
б) Чтобы химерный ре~уляторный белок, созданный методами генной инженерии, активировэл транскрипциюю, в контролирующей области должна присутствовать распознаваемая сехА последовательность. В описанном опыте контролирующая область одного из генов, регулируемых белком Гехд, слита с геном сас7 Е со!/, который кодирует фермент )3-галактозидазу (см. рис. 7.39). ))-галактозидазу очень просто определить биохимическими методами, что очень удобно для мониторинга уровня экспрессии, который задается контролирующей областью гена.
Здесь!.асс используется в качестве релорглерного гена, так как он «докладываетэ об активности контролирующей области гена. ЗЗЗММфйбйХ4~7717г171айфУг14н фййРн~~МщтвбазййаМВУУ,::;":,'ббпр. прямых действий, направленных на сборку транскрипционного аппарата на про моторе, белки-активаторы также способствуют инициации транскрипции с помощью изменения структуры хроматина в области регуляторных последовательностей и промоторов генов. Согласно главе 4, четыре из наиболее важных способов локального изменения структуры хроматина состоят в ковалентной модификации гистонов, перестройке нуклеосом, удалении нуклеосом и их замене.
Белки-активаторы используют все четыре механизма, привлекая ферменты, модифицирующие гистоны, АТР-зависимые комплексы перестройки хроматина и гистоновые шапероны, чтобы изменить струк туру хроматина в области промоторов, которые они контролируют 1рис. 7.46). 11олагают, что в общих чертах эти локальные изменения в структуре хроматина делают подвергающуюся воздействию ДН К более доступной, таким образом облегчая сборку общих факторов транскрипции, медиатора и РНК полимеразы на промото ре.
Локальная модификация хроматина также дает возможность присоединиться к контролирующей области гена дополнительным регуляторным белкам. Однако ТРАНСКРИПЦИЯ е Факторы скрипции, мвпиатор К-попимераза В специфический рисунок модификации гистонов Рис. 7.46. Четыре разных способа, с помощью которых зунариотические белки-активаторы могут управлять локальными изменениями структуры хроматина для стимулирования инициации транскрипции. Эти механизмы, показанные в виде отдельных путей, однако, часто могут работать совместно в ходе активации гена.
Например, предварительное ацетилирование гистонов упрощает их удаление из нуклеосом при помощи гистоновых шаперонов. На рис. 4.44 показаны несколько профилей модификации гистонов, которые способствуют инициации транскрипции, конкретный пример приведен на рис. 7.47. Перестройка нуклеосом и удаление гистонов благоприятствуют инициации транскрипции, увеличивая доступность ДНК и, следовательно, облегчая присоединение медиатора, РНК-полимеразы и общих факторов транскрипции, также как и дополнительных белков-активаторов.
Процессы инициации транскрипции и образования номпактной структуры хроматина можно рассматривать как конкурирующие биохимические процессы сборки, а ферменты, которые увеличивают (даже кратковременно) доступ- ность ДНК в хроматине будут благоприятствовать инициации транскрипции. белок-активатор генов ацвтилтрвнсферазв гисгонов НЯК8 зс НЗК9 Н ЗК9 ацвтилтрвнсфервзг»-3' гисгонав белок-активатор генов гистон- самая важная роль ковалентной модифи кации гистонов при транскрипции, веро атно, заключатся не в прямом изменении структуры хроматина: скорее всего, как обсуждается в главе 4, зти модификации обеспечивают благоприятные взаимодей стеня для связывания широкого набора белков, которые считывают «гистоновьш код». Что касается инициации транс крипции, то этот набор белков включает другие гистон-модифицирующие фер менты (комплексы «читатель.
писатель»), комплексы перестройки хроматина и по крайней мере один из обгпих факторов транскрипции (рис. 7.47). Изменения структуры хроматина, происходящие в ходе инициации транс. крипции, могут сохраняться в течение различных периодов времени. В некото 810 гистон- — —. кинвзв | для инициации транскрипции 1 ух ~= 14 комплекс комплекс перестройки перестройки ~ ТЕПО,1 хроматина ТЕ11О СБОРКА ОСТАВШИХСЯ ЧАСТЕЙ АППАРАТА ТРАНСКРИПЦИИ ТРАНСКРИПЦИЯ Рис. 7.47. Написание и чтение гистанового нада в ходе инициации транскрипции.
В этом примере, представляющем промотор гена интерферона человена, белок-активатор связывается с упа кованной в хроматин ДНК и сначала привлекает гисгоновую ацетилтрансферазу, чтобы ацетилировать лизин 9 гистона НЗ и лизин 8 гистона Н4. Далее, гистонкиназа,привлеченнаябелком-активатором, фосфорилирует серии 10 гистона НЗ, но зто возможно только после ацетилирования лизина 9. Затем модификация серина подает сигнал гисгоновойацетилтрансферазеацетилироватьлизин 14 (К14) на гистане НЗ. На этом запись гистонового кода инициации транскрипции завершается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
