П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 2. Физиология растений (1134216), страница 79
Текст из файла (страница 79)
scaffold attachment regions,SARs) к структурным белкам ядерного матрикса. Предполагают, что на петлях находятся транскрипционно активные гены.1Эти белки принято называть факторамитранскрипции. — Примеч. ред.2 6 2| ГЛАВА 7. Ф И З И О Л О Г И Я РАЗВИТИЯГенПромоторОсновной промоторЭнхансер, сайленсерГ-200дкт)Направление транскрипции-30ATGITFIIDTFIIDРегуляторныетранскрипционныефакторы, медиаторы,ДНК-скручивающиебелкиЭнхансеосома <ГолоэнзимРНК-полимераза IРНК-полимераза IIТранскриптосома•АТФV ддф«Открытый»промоторныйкомплекс5'--мРНК7.2. Генетические основы развития |263Рис.
7.10. Отдельные этапы инициации транскрипции для кодирующего белок гена в клеточномядре.Согласно этому представлению, в области ТАТА-бокса образованный ранее комплекс голоэнзимаРНК-полимеразы II связывается с общим транскрипционным фактором D полимеразы II (TFIID) приодновременном взаимодействии с уже образовавшимся комплексом энхансеосомы.
Согласно другому представлению, соединение комплекса голоэнзима РНК-полимеразы II с TFIID происходит последовательно путем присоединения отдельных компонентов, затем идет также последовательноепостроение энхансеосомы. Дальнейшие объяснения в тексте. DBD — ДНК-связывающий домен (отангл. DNA-Binding domain); AD — активирующий домен (от англ. Activating domain) регуляторногофактора транскрипции;ТВР — ТАТА-бокс-связывающий белок (от англ.
TATA-Box-Binding protein);TAF — ТВР-ассоциированный фактор (от англ. TBP-associated Factor)<Такие функциональные домены характеризуются «открытой» хроматиновой структурой, которая образуется вследствие ацетилирования гистонацетилазами лизиновыхостатков гистоновых белков нуклеосом.Ацетилирование лизина снижает числоположительных зарядов гистонов, из-зачего ослабевает их взаимодействие с отрицательно заряженной ДНК. Гистондеацетилазы ответственны за обратный процессконденсации хроматина, которая идет счастичной или полной потерей транскрипционной активности.
Деацетилированиегистона происходит преимущественно научастках метилированной ДНК. Эта типичная для эукариот модификация ДНК катализируется цитозинметилтрансферазами,которые превращают определенные цитозины (они находятся в З'-положении непосредственно рядом или через одно основание от гуанина) в 5-метилцитозин.У растений до 30 % цитозинов геномамогут находиться в метилированном состоянии. При репликации (см. 1.2.3) характерметилирования родительской цепи ДНКкопируется на дочернюю цепь; таким образом, состояние конденсации хроматинав геноме может быть передано в дочерниеклетки.
Возможно, метилированные участки закрываются специфичными связывающими белками, которые, с одной стороны, препятствуют присоединению транскрипционных факторов (см. ниже), а с другой — облегчают присоединение гистондеацетилаз, начинающих конденсациюхроматина.
Повторяющиеся последовательности ДНК и транспозоны часто гиперметилированы и потому находятся в составегетерохроматина. Степень метилированиярассматривают как механизм инактивации,который предотвращает транспозицию итем самым действует против нежелательных перемещений ДНК. Кроме того, повидимому, существуют другие, пока ещеподробно не исследованные факторы, которые изменяют позицию нуклеосом в области ацетилированных гистонов.Можно предположить, что благодаряописанным процессам многочисленныегены генома приводятся в транскрипционно активное состояние, которое является предпосылкой для образования комплекса инициации транскрипции (транскриптосомы).Сборка транскриптосом на промоторетранскрипционно активного гена включает несколько стадий (см.
рис. 7.10):1. Образование платформы для связывания РНК-полимеразы II с промоторомвблизи точки начала транскрипции. Этафункция осуществляется общим транскрипционным фактором TFIID, белковымкомплексом из связывающихся с ТАТАбоксом белков (ТВР) и нескольких ТВРассоциированных факторов (TAFs, все являются белками). Так как несколько TAFимеют гистонподобные белковые домены,предполагают, что платформа представляет собой нуклеосомоподобную структуру.Область от точки начала транскрипции«вверх по течению» до участка 70, который, как правило (но не во всех случаях),содержит СААТ-бокс (см.
рис. 7.8) и преждевсего включает ТАТА-бокс, называют основным промотором (англ. core promoter).2. Образование энхансеосом в областирасположенных далее «вверх по течению»участков промотора, включая, смотря по264J ГЛАВА 7. ФИЗИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯобстоятельствам, участки энхансеров илисоответственно сайленсеров. Эти участкиДНК, как и основной промотор, отличаются короткими характерными последовательностями, которые часто встречаютсяв большом количестве и с большой плотностью, даже с перекрытием, и представляют собой целевые последовательностидля связывания с регуляторными транскрипционными факторами (их следует отличать от основных транскрипционныхфакторов, таких, как TFIID и других, относящихся к голоэнзиму РНК-полимеразы II).
Эти участки ДНК называют регуляторными циоэлементами, а связывающиеся с ними белки — /я/шяс-факторами. Различают несколько классов транскрипционных факторов: одни обладают как ДНКсвязывающими, так и белок-связывающими свойствами и через ДНК-связывающиедомены вступают в специфическое взаимодействие с соответствующими последовательностями г<ис-элементов промотора,в то время как с помощью своих белоксвязывающих доменов они связывают другие транскрипционные факторы или компоненты голоэнзима РНК-полимеразы II;другие вступают в белок-белковое взаимодействие и обозначаются как медиаторыили коактиваторы; третья группа транскрипционных факторов обладает свойствомизменять конформацию ДНК (см.
рис. 7.10).Образование состоящей из многих белковых субъединиц энхансеосомы создаетмногочисленные и тонкие возможности регуляции активности генов (см. 7.2.2.3).3. Ассоциация с ДНК-зависимой РНКполимеразой II. Энхансеосома образуетвместе с другими медиаторными белкамии платформой на основном промотореструктуру, с которой связывается голоэнзим РНК-полимеразы П. Голоэнзим состоит из собственно ДНК-зависимой РНКполимеразы II (состоящей у дрожжей из14 субъединиц) и других общих транскрипционных факторов (TFIIA, В, Е, F, Н), атакже многочисленных медиаторных белков. Таким образом, комплекс инициациитранскрипции полностью собран.Транскрипция начинается с локального разделения цепей ДНК в области точкиначала транскрипции.
Этот процесс можетбыть облегчен благодаря общему транскрипционному фактору TFIIH, которыйобладает ДНК-расплетающей геликазнойактивностью. Образуется так называемый«открытый промоторный комплекс». TFIIHобладает дополнительно киназной активностью и фосфорилирует аминокислотныеостатки на С-конце РНК-полимеразы II.Фосфорилированный фермент начинаеттеперь синтез мРНК, покидает (впоследствии распадающийся) комплекс инициации и перемещается вдоль матричной цепив направлении 3' —> 5' при синтезе мРНКв направлении 5' —> 3' с последовательностью оснований, комплементарной матричной цепи. Цепь ДНК, идентичная попоследовательности образовавшейся мРНК(с той особенностью, что вместо тимина(Т) в ДНК стоит урацил (U) в мРНК, см.1.2.4), называется кодирующей цепью.
Поопределению, данные о последовательности для промоторных элементов и геноввсегда приводятся для кодирующей цепи внаправлении 5' —> 3' (рис. 7.11).Анализ тонкой структуры интерфазных ядерс помощью антител к белковым компонентамаппарата транскрипции (например, антитела кРНК-полимеразе II) показали, что транскрипционная активность в клеточном ядре распределена не равномерно, а усиленно проявляетсяв определенных участках. В этих областях, условно названных «фабриками транскрипции»,должны образовываться комплексы инициациитранскрипции и оставаться полимеразы во времятранскрипции, предположительно при связывании с матриксом ядра. Согласно этому представлению, фермент не «бегал» бы вдоль ДНК, а приодновременной полимеризации РНК «продевал»бы ДНК «в ушко».
Сходным образом должнапроводиться и репликация ДНК закрепленными ферментами («фабриками репликации»), вто время как молекула ДНК движется.Если у бактерий транскрибированнаямРНК получается непосредственно в зрелой форме и даже связывание рибосом итрансляция, т.е. синтез белка, начинаются уже во время идущей транскрипции наобразующейся мРНК, транскрипция эукариотических генов дает сначала первичныетранскрипты (обозначаемые вместе какгетерогенная ядерная РНК, гяРНК), которые далее процессируются в клеточномядре. Процессинг включает:7.2. Генетические основы развития |265РНК-полимеразаРасплетание ДНКМатричная цельКодирующая цепьНуклеотидтрифосфатОбразующаяся мРНК-О-Р-СГiМатричнаяцепь ДНК^5'-конец РНКО"О"О"I5'"О-Р-О- III-Р-О-Р-О-СНгООООА=ТWоонI5'О-Р-О-СНIIсОНаправлениесинтеза^У=А^0 ОН15'ТЭ-Р-0-СН 2 оО^н+0О"1IО—Р—О—Р—О"IIIIООПирофосфатвНаправлениеО"^0 " \ О"I1^1"0-Р-0-Р-О т Р-0IIII,/н-ГТФРис.
7 . 1 1 . Фаза элонгации синтеза мРНК (А — по L Stryer, с изменениями):А — ДНК-зависимая РНК-полимераза II локально расплавляет двойную спираль ДНК, расплетая ее,и в области транскрипционной петли синтезирует в 5'->3'-направлении мРНК с последовательностью оснований, комплементарной матричной цепи и идентичной кодирующей цепи, причем вместоТ в ДНК в мРНК встраивается U (см. рис. 1.3; 1.4). В области транскрипционной петли образуетсягибридная спираль ДНК-РНК, включающая около 10—12 п.н., в которой участвует матричная цепь,комплементарная мРНК. В случае приведенной последовательности нуклеотидов речь идет о кодоне метионина (AUG, см. табл.
7.3), который благодаря своему окружению (5'-ААСА AUG GC-3') оказывается точкой начала трансляции. Эти и подобные последовательности в области инициаторногокодона трансляции называются последовательностями Козака; В — процесс синтеза мРНК266| ГЛАВА 7. ФИЗИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ• образование кэпа (англ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
