Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Оно позволило обьяснить, каким образом попкепзе-мутации в полицистронных оперонах типа 1ас-оперона могут привести к проявлению полярных эффекторов, а также предложить механизм антитерминационного действия белков Х и О. Триптофаноеый оперон (ггр) Е.со!1 включает пять генов, кодирующих ферменты пути биосинтеза триптофана (рис.
15.20). Эти гены транскрибируются в виде полицистронной мРНК, синтез которой инициируется на промоторе, находящемся под контролем прилегающего операторного участка, подобно тому как это организовано в случае 1ас-оперона. Транскрипция контролируется взаимодействием оператора и белка-репрессора, эффектором которого служит трицтофан — конечный продукт пути биосинтеза, направляемого продуктами ~снов ггр-оцерона. При избытке триптофана он связывается со свободным репрессором и оказывает аллостерическое влияние на его структуру, в результате чего репрессор начинает прочно связываться с опера.гороьь С другой стороны, при недостатке триптофана происходит его диссоциация из комплекса с репрессором, после чего и сам репрессор отделяется от операторной последовательности; начинается транскрипция ггр-оперона. В этом случае говорят, что триптофан выступает в роли корепрессора ггр-оперона.
такты с основаниями узнаваемой последовательности ДНК, расположенными внутри большой бороздки двойной спирали. В структуре а-спиралей боковые группы аминокислот ориентированы наружу, что дает основания считать, что специфичность взаимодействия обусловлена контактами аминокислотных остатков различных белков с разными нуклеотидами соответствующих участков ДНК. Таким образом, на основе общей структурной основы ДНК-белкового узнавания различные аминокислотные последовательности могут специфически взаимодей- Экспрессия генетического материала ствовать с различными нуклеотидными последовательностями.
Сравнение аминокислотных последовательностей ряда других регуляторных белков, таких, как!ас-репрессор, белок сП фага Х, а также аналоги белков Сго и с1 фагов 434 и Р22, показало, что все они обладают такой же и-спиральной организацией соответствующих участков структуры. Таким образом, использование пары и-спиралей для специфического связывания с ДНК является, вероятно, общей особенностью механизмов ДНК-белкового узнавания. Примерный размер н нуклеотнпак 800 !со! !тря иоо , '!гоо ! гере ггрр 1 ! !60116Л 1 ! ! , 'Линер ,' 1800 1800 Структурные геим гера герб Регуллторные р,о е элементы Полилистроннтл мРНК Антранинатсинтам комп. 1 Антраннлатсинтаза Фссфорибознл- трнпгофан Аттенунроеаннаа лнлернал РНК Пслнлепгнлы трлптофап синтеза е У комп.
11 Фмфорнбознлангра нилаттрансфераза антренилет-изомераза синтаэа 8 г Инион Зглиперо фесфат-синга!а е 1 серии ир Комп 1, Комн.11а е 1.лузами» / И гемфри рлбозлп ~пирсфосфат Ферментные комплеисы Кателиэируемые кои Х ризы ЬА трал Ла ~Ф сф риб з ФКерб -Фяил л-Ь г- Р!'Н ф*!' анренилат ксифе- З.глимроннламино фосфег 1 пезокснрибу лоэо росфат При изменении концентрации триптофана от предельно высокой до предельно низкой наблюдается примерно 600-кратное увеличение уровня экспрессии ггр-оперона. В то же время сам комплекс (репрессор— триптофан) отвечает только за 70-кратное увеличение уровня транскрипции оперона.
Более того, мутации, инактивирующие репрессор, не снимают полностью влияние триптофана на экспрессию ггр-оперона. В отсутствие репрессора наблюдается 8 — 10-кратное различие в уровне транскрипции генов оперона в зависимое~и от содержания в среде триптофана. Эта разновидность контроля экспрессии называется аттенуааией. Она связана с регуляцией на участке, расположенном между промотором и первым геном триптофанового оперона ггрЕ Этот участок, называемый аттенуатарам (а), был открыт, когда впервые выяснилось, что наличие небольших делеций справа от промотора ггр повышает уровень экспрессии генов оперона не менее чем в восемь раз. Поскольку эти делеции не затрагивают ни операторной, ни промоторной области, можно было предположить, что аттенуатор по сути дела является терминатором.
Анализ РНК-транскриптов, инициированных на промоторе ггр в нормальных клетках Е. со!1, действительно показал, что большинство из них терминированы в области лидерной последовательности (рис. 15.20) в точке, отстоящей на 140 п.н. от промотора. При этом лишь в 10;У, случаев поток транскрипции достигает структурных генов оперона. Нуклеотндная последовательность лидерного транскрипта ггроперона, терминируемого на аттенуаторном участке, показана на рис. 15.21. Она характеризуется двумя любопытными особенностями.
Первая — это наличие сайта связывания с рибосомой. За этим сайтом следуе~ открытая рамка считывания, кодирующая небольшой полипеп- 15. Регуляс(ия экспрессии гикай у пракариот Рис. 15 20. Трнптофановый оперон (ггр) Е. со(Ь Показаны два продукта транскрипции- полицистронная мРНК и аттенунроранная РНК, считываемая с ладерного участка в ус- ловяях термнаацни транскрипции.
(По Р!ап Тз 1978. !и; ТЬе Орегоа, ег)8. 1.Н. М!!!ег, !81.5. Кегойкой; Со!т) Брг!пя НагЬог ЕАЬогагогу, Со!а 5ргшя НагЬог, Х.У.) (! А А с А с С вЂ” 100 1) с А А 90 — С А с (3 А с Сц сА 11- А А- 11 (1- А — 110 с- с г) с во-с- с тчО А А-.иииииГЗЦЦ-ОН с- с-.с с- с-с Участок связывании с рибосомой с- с-.с 1 ш ЗО ЗО 40 50 60 Го С-С-с 1 1 1 1 1 1 АА с...с РРР-ААССССАСССАААААСССиАСССАСААиСАААССААии13ССССАСССАААСССССС1!СССССАСССССЦСА" гзо'д,",.'с А МеГ буз А!а 1!е РЬе Ча) )яо буз С!у Тгр Тгр Агя Т)гг бег 5Гор Рис. 15.21.
Нуклеотидная последовательность аттенуаторного лидерного транскрштга ггр.оперона Е. со(!. Отмечен участок связывания с рибосомой и участок, кодирующий 14-членный полипептид, содержаший два соседних остапга трипгофана. Терминапия происходит после считывания иолиуридинового сегмента, следующего за участком, образующим шпилечную структуру (3:4). Показана также альтернативная вторичная структура, включаюшая петлю гораздо большего размера (2:3). (По Еее г., Уалоуз)гу С., 1977.
Ргос. Маг. Асаг1. Бей (ЛА 74, 4365.) 15. Регуляция экспрессии генов у прокариогп 197 Трнцтофаноаое голодание Избыток трнцтофана Нет трансляции '0 К германном Термниацня сит выбор альтернативного варианта вторичной структуры транскрипта. Терминация происходит при образо- вании щггилечной структуры 3:4.
!По Охепдег О. 7 ег а)., ! 979. Ргос. Хаь Асад. Бс! 135А 76, 5524.) Термннациа Нет Рис, 15.22. Модель аттенуации ггр- оперона Е, со)4 основанная на пред- ставлении об участии рибосомы, син- тезирующей лидерный полипептид, в контроле термииации транскрип- ции. От положения рибосомы зави- гид из 14 аминокисло~, в числе которых — два соседних остатка триптофана. Само по себе это достаточно примечательно, поскольку частота встречаемости триптофана в белках обычно составляет 1 на 100 аминокислотных остатков. Вторая особенность заключается в присутствии последовательностей, ко~орые могут формировать трн взаимоисключающих вариан~а вторичной структуры, показанные на рис.
15.21 и 15.22. Одна из шпилечных структур очень напоминает структуру терминатора. Обе эти особенности были обнаружены также в структуре других оперонов биосинтеза аминокислот при анализе последовательности соответствующих лидерных транскриптов. Каждый из этих транскриптов кодирует небольшой полипептид, содержащий несколько аминокислотных остатков — продуктов биосинтеза, направляемого данным опероном (рис. 15.23). Последовательность каждого из них может формировать три взаимоисключающих варианта вторичной структуры, один из которых напоминает структуру терминатора.
Эти наблюдения привели к формулировке модели аттенуации, основанной на представлении о том, что рибосома, транслирующая лидерный полипептид, оказывает влияние на выбор варианта вторичной структуры транскрипта и таким образом определяет, произойдет ли остановка транскрипции после того, как будет синтезирована терминаторная петля, или транскрипция будет продолжена на протяжении всего остального оперона. Эта модель была проверена экспериментально и на сегодняшний день считается в основном верной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
