Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Синтез РНК 158 Все гены, е вегетативно 'рса1яъЖьргоыт '.арзрмкясттсгаалсг рщмнажающещж й. гсыаг,тренскриб» руютет голафермеи ом сОдержащим о- до спорообразое а заменяет он и образует «амппекс с миннмапытым ферментом Наело спороабрезоеання М", г Комплекс, состоящий нз а и мнмммам нога тт фермента,транскрибирует ранние щес учестаую.
щие е апараобразоеенми Одним из прадукща ранние ге ое иепяется озт, заменяющая а» прслв начала спарообразоще тщ Ф Комплекс, состоящий щ о" и минимального фермента, транскрибирует средмие гены, учестеую. щме а спарсюбразааении щей стадии процесса. В этом случае опять-таки не ясно, каким образом озр способен заменять гтзт или ттзз в составе фермента. РНК-полимераза, содержащая гтзт или озй, в действительности сохраняет способность транскрибировать некоторые из вегетативных генов 1а в последнем случае по крайней мере ряд генов, включающихся на ранних стадиях споруляцин).
Таким образом, все три формы РНК- полимеразы транскрибируют перекрывающиеся наборы генов; каждый фермент способен транскрибировать ряд новых генов, но ~еряе~ способность узнавать некоторые старые. До тех пор пока не будут охарактеризованы промоторы, узнаваемые каждой формой фермента, мы не сумеем разобраться, что лежит в основе всех этих процессов. тгФУтй рое количество вегетативного фермента обнаруживается на стадии споруляции. Вытесненный фактор обз не деградирует и может быть очищен из экстракта спорулирующих клеток. Через 4 ч после начала споруляцин в клетках впервые появляется другая форма фермента.
Она содержит белок с мол. массой 29000 дальтон, ассоциированный с обычным минимальным ферментом. Новый белок, обозначаемый гтзо, придает способность минимальному ферменту транскрибировать ш уйго новые гены. По крайней мере в одном из зроО-мутантов от" не синтезируется. Поэтому можно думать, что рассматриваемый белок является продуктом гена, участвующего в споруляции на ранней стадии н необходимого для включения следую- Рис. 12.1. При споруляции происходят по- следовательныс изменения в специфичности инициировании транскрипции РНК-полимс- разой Рн зиьцдз.
12. Переключения инициирования транскрипции 159 Сигма-факторы, специфические для различных стадий фаговой инфекции Фаг 8РО! -крупный вирулентный вирус, заражающий В. зиЬгг!гз, В зависимости от того, какие фаговые гены экспрессируются, литический цикл можно подразделить на три стадии. Сразу же после начала инфекции транскрибируются ранние гены фага. Через 4 — 5 мин транскрипция ранних генов прекращается и начинается транскрипция средних генов. Затем на 8 — 12-й минутах транскрипция средних генов заменяется транскрипцией поздних генов. Каковы механизмы, обусловливаюгцие переключение транскрипции? Ранние гены фага транскрибируются голоферментом бактерии-хозяина. Они по существу не отличаются от клеточных генов, чьи промоторы способна узнавать РНК-полимераза с субъединичной структурой аз))(го~з.
Транскрипционная специфичность этого фермента и голофермента РНК-полимеразы из Е. со!! очень похожи или даже идентичны. Оба фермента гп чйто узнают одни и те же промоторы. В положениях — 35 и — 1О ранних г.енов бактериофага ЯРО! находятся шестичленные последовательности, соответствующие каноническим последовательностям промоторов Е. сой (гл. ! 1). (Несмотря на то что у фага ЯРО! основание Т заменено на гидроксимитилурацил, это, по-видимому, не вызывает никаких различий.) Для транскрипции средних и поздних генов необходима экспрессия фагового генома.
Три регуляторных фаговых гена, обозначаемых 28, 33 и 34, контролируют очередность транскрипции. Функции этих генов рассмотрены на рис. 12.2. Регуляция осуществляется последовательно; при этом сначала бактериальный фермент транскрибирует ранний ген, чей продукт необходим для транскрипции средних генов. В свою очередь продукты некоторых средних генов необходимы для транскрипции поздних генов.
Мутанты, дефектные по раннему гену 28, не способны транскрибировать средние гены. Продукт этого гена (обозначаемый 8р28) представляет собой белок с мол. массой 26000 дальтон, который присоединяется к минимальному ферменту и заменяет сигма-фактор. Образующаяся при этом РНК-полимераза специфически транскрибирует средние гены. В тех случаях, когда фермент выделяют из клеток, в которых фаговая инфекпня достигла средней стадии, или когда к очищенному минимальному ферменту добавляют 8р28, РНК-полимераза становится способной связываться с промоторами средних генов. При этом она утрачивает.
какую-либо способность взаимодействовать с промоторами ранних генов. Следовательно, единственным событием, необходимым для переключения транскрипции с ранних генов на средние, является замена бактериального сигма-фактора на фаговый кр28 (иногда называемый гткг~~). Каким образом 8р28 заменяет азз и какова судьба бактериального сигма- фактора, неизвестно. Возможно, что 8р28 обладает более высоким сродством к минимальному ферменту. Два средних гена принимают участие в следующем переключении транскрипции. Мутация в гене 33 или 34 предотвращает транскрипцию поздних генов.
Продукты этих генов представляют собою белки с мол. массой !3000 и 24000 дальтон соответственно. Они, присоединяясь к минимальному ферменту, заменяют кр28. И в этом случае нам также не известно, как кр33 и 8р34 вытесняют 8р28 (или некоторое остаточное количество бактериального фактора азз). Но если они уже связались с минимальным ферментом, то он будет способен инициировать транскрипцию только на промоторах поздних генов. Последовательная замена сигма-фактора имеет' двоякое значение. При каждой замене этой субъединицы РНК-полимераза становится способной узнавать новый класс генов и фермент уже не транскрибирует предшествующие гены.
Таким образом, эти переключения приводят к системным изменениям в активности РНК-полимеразы. Вероятно, весь или фактически весь минимальный фермент клетки связывается с той сигма-субъединицей, которая должна функционировать в данный момент, причем зто взаимодействие необратимо. Для характеристики фермента представляет интерес тот факт, что субъединицы различного размера могут выполнять одну и ту же функцию. Онн придают способность минимальному ферменту распознавать определенную группу промоторов. Совокупность данных о процессах, протекающих при спорообразовании и фаговой инфекции, открыла нам существование (по крайней мере) пяти различных сигма-факторов, с которыми может взаимодействовать минимальный фермент. Это азз, аз', озз, авгзз и овгзз зз Другой возможный фактор сгзз был обнаружен в вегетативно делящихся клетках.
В них обнаружен также полипептид 6, необходимый, вероятно, для увеличения точности выбора промоторов в присутствии различных сигма-факторов. Таким образом, в ходе эволюции минимальный фермент приобрел важное свойство воспринимать сигналы от любого из сигма-факторов. Для каждо~о сигма-фактора может существовать своя собственная консервативная последовательность — 35 и — 10 Чем отличаются различные классы промоторов? Гены, принимающие участие в спорообразовании, не содержат обычных консервативных последовательностей, обнаруживаемых в положениях — 35 и — 10 промоторов вегетативных генов. Вероятно, каждый класс промоторов, контролирующих гены спорообразования, обладает характерными только для него консервативными последовательностями. Этот вывод, возможно, справедлив также и в случае промоторов, контролируемых вторым вегетативным фактором озз.
Похожая ситуация обнаруживается при исследовании средних генов бактериофага БРО1, орели которых было изучено лостаточное количество последовательностей промоторов, чтобы определить среднестатистическую. Участки ДНК, с которыми связываются РНК-полимераза, содержащая белок 8р28, и бактериальный фермент, имеют одинаковые размеры и одинаковую локализацию относительно структурной части гена. РНК-полимераза, работающая на средних сталиях процесса споруляции, экранирует область ДНК с координатами от — 40/ — 50 до + 20. В положении — 10 расположена консервативная последовательность, которая по своему А-Т-богатому составу аналогична блоку Прибнова, хотя все основания, образующие пары, находятся в одной ориентации ТТТ(4ТТГ Часть П1.
Синтез РНК !бО инимальны, Ранние г м фага и антса вам. ъяагсйдт ыга .:.":ярсггсвсгхтсмсоорормм ы вмвттуйгаюгю- ~'.:;-„.'.-„-,„'У ' " тнощие а аегегзтиа ой фаза. обладают одинако. сьцц' еым типом лромотороа Ф нлф Ранний ген 26 кодирует рагуллторный белок ! 5 Ф !рта заманлет етт и образует комплекс с минимальным ферментом бскттттвбрутбг Комолекс, состщтщий из ар и минимального фермента, ранскрибируат только средние фагоаые гены ! ! ! арта Врт Средние гиты ЗЗ н ЗВ код руют белки, ааменню. за нще оз Р и образующие комллекс с минимальным ферментом ар и зр замаияют зз и образует комплексе минимальным ферментом Комлле с, сссгснщий из Зр з-Зрз и минимального узжесттЮъързтлы 'б ° 'чвабаотй трожюсвсрьжрзвсоттеттж тр фермента, тра скрибирует талька лозанне фагоаые таим, «одирующие струк турнме фасон е белк деленным классам, ко.горые узнаются РНК-полимеразой.
У В. виЬг!!!в минимальный фермент может. проявлять (как минимум) шесть различных видов транскрипционной специфичности. Поэтому мало вероятно, что каждый сигма- фактор индуцирует в минимальном ферменте образование определенной конформации, ответственной за узнавание конкретного класса промоторов. Скорее всего, что сигма-факторы непосредственно сами узнают характерные особенности в промоторах. Однако это предположение возвращает нас обратно к вопросу о том. Как относительно небольшой полипептид может взаимолействонать с участком ДНК длиной более 20 п.н. В связи с вопросом о специфичности узнавания промотора следует вспомнить, что уже довольно давно известно об изменениях в транскрипционной специфичности при инфицировании Е.
сой фагом Т4. Зто обусловлено изменениями, происходящими как в сигма-факторе, так и в субъединицах минимального фермента. Их влияние трудно разделить, но, вероятно,оба компонента воз- ТАТААТ, в отличие от консервативной последовательности характерной для генов негетативной стадии развития. Возможно, эти две последовательности, локализованные в положении — 10, выполняют одинаковые функции. Но в области — 35 обнаруживаются различия. Как и в случае промоторов Е. сой, только в этой области !Кроме блока Прнбнова) промоторов средних генов можно выявить сколько-нибудь консервативную последовательность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
