Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 72
Текст из файла (страница 72)
!и ВЬ(А-Ро!ушегаае ((.оя1с)г, СЬатЬегйп, Ебз.), Со!д Брг!пй НагЬог 1.аЬогагогу, Хеяг 'гог!г, !976, рр. 227 — 246 и Се!1, 25, 582 — 584, !98!). Вопрос о РНК-полимеразах, индуцированных фагом, рассматривается Бауцом (Вани, !и КХА Ро1ушегазе — в упомянутом выше сборнике, рр. 273— 284).
Обнаружение терминаторов в системе н) у!1то Для молекулы РНК, синтезированной в клетке, трудно определить точку терминации. Как в случае прокариот, так и в случае эукариот возможно, что 3'-конец молекулы образовался в результате расщепления первичного транскрипта и, следовательно, не соответствует реальному сайту, в котором терминнровала РНК-полимераза.
Для 3'-конца не существует маркера, подобного трифосфату, присутствующему исходно на 5'-конце. Наилучшим образом сайт терминации можно охарактеризовать, используя систему !и т)!го, в которой может происходить термннация. Способность фермента останавливать синтез РНК во многом зависит от условий реакции, например от ионной силы. Поэтому термннация, наблюдаемая ш чйго в какой-либо точке, еще не означает, что данный сайт является истинным терминатором. Но сейчас известно несколько примеров, когда у определенного вида РНК (прокариотической) имеется одинаковый 3'-конец независимо от того, синтезирована ли эта РНК )п ч!чо или гп т!!го. Это убедительно показывает, что удалось обнаружить истинную термннируюшую последовательность. При сравнении последовательности ДНК с 3'-концевым участком синтезированной РНК можно локализовать сайт терминацни в ДНК.
Таким образом были охарактеризованы многие прокариотические терминаторы. При этом не было обнаружено какого-либо сходства между последовательностями, находящимися за точками, в которых синтез РНК прекращается. Это свидетельствует о том, что участок, ответственный за терминацию, расположен в пределах последовательности, транскрибируемой РНК-полимеразой. Таким образом, решение полимеразы о целесообразности транскрипции последующих участков ДНК зависит от свойств той области, которую полимераза транскрибирует в данный момент, а не от свойств области, лежащей впереди.
Существуют р-зависимые и р-независимые терминаторы Когда в системе т тйго определенные транскрипционные единицы используются в качестве матриц для синтеза РНК, правильной терминации не происходит. Минимальный фермент может на некоторое время остановиться на терминаторе, но затем продолжит транскрипцию, наращивая цепь РНК до тех пор, пока какие- либо случайные события не заставят его отделиться от 13.
Терминация и антитерминация 1бЗ матрицы. В результате образуется гетерогенный набор молекул РНК, отличающихся различными положениями 3'-концов. Фактор р был описан как белок, добавление которого в систему транскрипции, полученную из Е. со)х приводит к образованию дискретных молекул РНК с уникальными концами. Из этого, очевидно, следует, что соответствующие терминаторы на ДНК-матрице могут функционировать только в присутствии фактора р. Их называют р-зависнмымн терминаторами. Фактор р ш чйго оказывает свое действие только в среде с относительно низкой ионной силой.
Степень зависимости от фактора р варьирует. Для некоторых терминаторов необходима относительно высокая концентрация фактора р, тогда как другие хорошо функционируют при более низких его концентрациях. Эти вариации отражают истинные различия в эффективности терминации, обнаруживаемые )п ч1чо. Существуют ли терминаторы полностью независимые от фактора р? Некоторые терминаторы т чйго при встрече с минимальным ферментом, по видимому, способны в одиночку осуществлять весь комплекс терминациониых реакций. Это так называемые р-независимые терминаторы. Однако мы должны с осторожностью трактовать эти данные, так как возможно, что в действительности в бактериальной клетке фактор р также необходим для узнавания таких сигналов терминации.
1п чйго в отсутствие фактора р эти терминаторы проявляют свое действие только тогда, когда транскрипция происходит в условиях относительно высокой ионной силы. При этом, возможно, истинная (при низкой ионной силе) зависимость от фактора р не тестируется. Результаты, получаемые ьз чйго, не вносят в этот вопрос окончательной ясности, поскольку р-зависимые и рнезависимые терминаторы необходимо исследовать в различных условиях. Какую информацию можно получить 1п ч)чо? Существуют бактериальные мутации, нарушающие активность фактора р. Хотя такие мутации поразному влияют на различные р-зависимые терминаторы, как правило, они не сказываются на процессе терминации в сайтах, которые ш чпго были охарактеризованы как р-независимые.
Указанием на то, что между двумя типами сайтов терминации действительно существуют определенные различия, явились данные по изучению их последовательностей. Ни в одном случае в области, предшествующей сайту терминации, не обнаружено сколько-нибудь выраженной консервативной последовательности. Однако в случае р-независимых терминаторов на конце РНК всегда имеется небольшой отрезок из остатков 1). Этого не обнаруживается у РНК, терминирующих на р-зависимых сайтах, которые полностью лишены какой-нибудь гомологии.
Но у обоих типов терминаторов наблюдается поразительное совпадение их вторичной структуры, образующейся благодаря наличию палвндрома, расположенного непосредственно перед терминационным сайтом. Немного об инвертированных повторах Палиндромные последовательности играют важную роль не только при терминации, но также и в других процессах, контролирующих функционирование мРНК (а возможно, и ДНК). Поэтому мы сначала очень коротко рассмотрим их свойства, а потом вернемся к терминации. Палиндром представляет собою двухцепочечную последовательность ДНК, которая одинаково читается в обоих цепях, если каждую цепь читать в соответствии с ее ориентацией.
Например, последовательность 5' ООТАСС 3' 3' ССАТО<з 5' является палиндромом, так как при ее чтении от 5' к 3' она идентична (ООТАСС) в обоих цепях (при этом верхняя строчка прочитывается слева направо, а нижняя справа налево). Чисто формально такая последовательность носит название «область с двойной симметрвейв. Осью симметрии является центральная точка, относительно которой последовательность остается одинаковой при чтении в противоположных направлениях.
Проведя линию через ось симметрии 5',ц)д.".т;;,' ~;.„::д,:и;п';;:;,,-, """',':и':-~'.-~) ~рй:.::а"й'-:,':-' мы можем видеть, что с каждой стороны от нее находится одна и та же последовательность СА. Но ориента- ООТ ция данных последовательностей противоположная. По этой причине последовательность называется внвер- ССА тврованным повтором, Две копии инвертированного повтора не обязательно должны быть непрерывными. Рассмотрим тот же повтор в других условиях; Мы по-прежнему имеем инвертированный повтор, состоящий из тех же трех пар оснований, хоти ось симметрии переместилась в центр последовательности из трех неповторяющихся пар оснований, разделяющих две копии повтора Инвертированные повторы обладают важным свойством, влияющим на вторичную структуру ДНК или РНК.
Копии повтора, находящиеся в одной и той же цепи ДНК, взаимно ком~лементарны, если их прочитывать в противоположных направлениях. В вышерассмотренном случае при чтении верхней строчки от оси симметрии влево мы получим последовательность ТОО, а при чтении вправо-комплементарную ей последовательность АСС. При образовании комплементарных пар возможно возникновение шннлькв в РНК или структуры креста в ДНК, как это показано на рис. 13.1. Таким образом, именно присутствие в ДНК палидромной последовательности обусловливает способность соответствующей РНК формировать двухцепочечную вторичную структуру в результате взаимодействия между двумя копиями инвертированного повтора.
Например, как мы уже рассматривали в гл. 7, благодаря такой шпилечной структуре образуются участки, формирующие структуру клеверного листа молекулы тРНК. Возможность возникновения крестообразных структур 1п ч)чо остается под вопросом. Для их формирования необходимо, чтобы обычная двуспиральная ДНК была способна образовывать одноцепочечные петли. Мало вероятно, чтобы такое могло происходить спонтанно. Но этому )б4 Часть 111. Синтез РНК и ни иии ими иии дИК в форме кмсм Реоргеппзапп» и и и а а т с а д с т а и и и с л а т с а л с с и и и иииссла гад иии тсдастааиии Двткпепочечпап ДИК Инвертированные поетОры трапокрппчпп иииссдаспадсиииаосдасоааиии иии Шпилька в РНК Рнс. 13.!.
Инвертированные повторы могут принимать участие в образовании вторичной структуры ДНК нлн РНК. В центре изображен двухцепочечный участок ДНК, содержащий инвертированные повторы. Структура креста способна образовываться при условии, что ДНК реорганизуется таким образом, при котором возможно комплемеитарное спаривание между последовательностями, находящимися в составе одной цели. Если зранскрибируезся верхгшя цепь ДНК, то может способствовать суперспирализация, а также нали- чие белков, связывающихся с ДНК. Достигнув палиндрома, минимальный фермент приостанавливается У прокариот палиндромы обнаруживаются в каждом терминаторе.
Ряд примеров приведен на рнс. 13.2, где последовательность синтезированной РНК будет шкой же, как у нижней цепи матрицы. Поэтому комплементарные участки смогут спариваться, образуя шпильку. Получившаяся шпилька в РНК точно такая же, как нижняя часть «рестообразной структуры ДНК. Таким образом, инвертированные повторы формируют даухцепочечпый стебель шпильки. Три основания, разделяющие повторы, образуют одноцепочечную петлю на конце стебля.
показаны два р-независимых терминатора наибольшей длины. В первом случае шпилька состоит из 54 оснований (включая петлю и двухцепочечный стебель). Во втором шпильку образуют только 28 оснований. Как и во всех р-независимых терминаторах, шпилька в большей степени обогащена парами Ст — С, а за ней непосредственно следует участок из шести остатков 1). В случае р-зависимого терминатора шпилька находится приблизительно на таком же расстоянии от фактического сайта термина- 165 13. Терминация и антитерминация С С н и и н н нтзрмннатор, нв звонящий от фактора р ной длины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
