Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 73
Текст из файла (страница 73)
В р-незавнснмых терминаторах в отличие ст р-зави- симых за шпилькой следует участок нз оснований 11. Рнс. 13.2. В состав термннацнснных последовательностей входят О-С-богатые области, которые образуют шпильки разлнч- ции, но она содержит меньше пар Π— С, и, кроме того, в этом случае отсутствует участок, состояший из Последовательности, образующие палиндромы, не обнаруживают гомологии между собой, но сходство между ними может существовать на уровне вторичной структуры.
Какую же форму должны принимать такие характерные сигналы? Как мы уже упоминали, по-виднмому, мало вероятно, чтобы в ДНК образовывались крестообразные структуры, хотя вполне возможно, что такие структуры могут возникать во время транскрипции, когда цепи молекулы расплетены. Более вероятно, что шпильки, образующиеся в синтезированной молекуле РНК, могут узнаваться РНК-полимеразой.
Известно, что существенное значение для процесса терминации имеют свойства самой РНК. Так (в качестве примера), замена ОТР на 1ТР подавляет терминацию, возможно, потому, что 1 образует менее стабильные связи с С, чем с О. С помошью точковых мутаций, нарушающих процесс терминации, было показано, что палиндромные последовательности непосредственно участвуют в этом процессе. Такие мутации возникают в области, находящейся приблизительно на расстоянии 35 п.н. перед фактической точкой терминации.
В данном случае обнарухгивается иехоторое сходство в размерах с последовательностью, участвующей в связывании РНК-полимеразы с промотором. Все исследованные мутации затрагивают область, образуюшую стебель шпильки. Большинство из них нарушает комплементарное связывание, но некоторые не оказывают такого действия. Следовательно, прочность стебля, очевидно, не единственный фактор, необходимый для процесса терминации. Как сказывается образование шпильки на работе РНК-полимеразы? Видимо, все шпильки, возникающие в синтезируюшейся РНК, заставляют полимеразу дви- гаться медленнее или останавливаться. На обычном терминаторе полимераза останавливается приблизительно на 60 с.
(Если бы транскрипция продолжалась, то за ! мин фермент преодолел бы расстояние в 2000 п. н.) Однако продолжительность реальной паузы варьирует от случая к случаю. Известен случай, когда РНК-полимераза может фактически остановиться на терминаторе, н хотя она не продолжает более транскрипции, но и не терминирует. События, происходящие после паузы, зависят от типа сайта терминации. На р-независимых терминаторах полимераза доводит реакцию до конца, отделяясь от матрицы и высвобождая РНК. Последовательность из остатков Н, расположенная сразу же за шпилькой, вероятно, принимает участие в этом процессе.
РНК вЂ” ДНК-гибрид г1) — бА характеризуется необычайно слабыми комплементарными взаимодействиями, Поэтому достаточно минимального количества энергии, чтобы разрушить связи, удерживающие вместе две цепи, Таким образом, остановка РНК-полимеразы в области шпильки в р-независимом терминаторе создает благоприятные условия для высвобождения РНК из комплекса г11 — с)А, образующегося в области терминатора. Реально терминация часто происходит на любом из нескольких остатков 11, расположенных ближе к концу 11-участка. Можно представить, что, терминируя„ фермент начинает как бы «спотыхаться».
Значение для терминации 1)-участка подтверждается опытами, в которых было показано, что после его частичной депеции терминации не происходит, хотя РНК- полимераза продолжает делать паузу в районе шпильки. Последовательность из оснований 11 соответствует А-Т- богатой области в ДНК. Таким образом, мы можем видеть, что А — Т-богатые участки играют важную роль как при терминации, так и при инициации. ос н н н н А-он тармннатор. на заанснщий от фактора р сйй нсйй — он тарминатор, заанснммй от фактора р 166 Часть П1. Синтез РНК Как работает фактор р? лаю3(А~~~~Хттохтхоож ао«оеототохотхттм«еоьхооьтааомьоу«тоемы ч РНК-попнмарааа пвмкетеп ввопь днк п панк я-каипу РНК Фактор р «тьт'АЖ«т«ОХОЮЛрХта, М пеняете» вновь - '':."::атр РН К ива«пику ае попимерамит По марав» ;Жт1чрхоЛтахохоьа,хтох ы приос~анавлвмется на тарминаыре, н Фактор р Пм онпат еа Пренекопнт «ООЕ«««СССячкьтху«:отттоияеттжохОХоз«сэЬВя:,ж «тяааЛк тттяОХ мрммтемм Рнс О К Фактор р движется за РНК-полнмеразоя вдоль РНК.
меразы, у фактора появляется возможность догнать ее, вызвав Когда на термянапнснной шпильке происходит остановка поли- теы самым тсрминапянх Фактор р функционирует только в процессе терминации. Это белок с мол. массой 55000 дальтон. Активной формой, по-видимому, является тетрамер. 1п хйго фактор проявляет две активности.
Он функционирует в качестве фактора термннации, причем он требуется в каталитическнх количествах. Обычно максимальная активность цроявляется, когда концентрация фактора составляет 10о««от количества РНК-полимеразы. Фактор обладает также РНК-зависимой )х)ТРазной активностью, необходимой для терминацни. Взаимодействует ли фактор р в процессе терминацни с ДНК, РНК или РНК-полимеразой? Для проявления своей ХТРазной активности, фактору р необходимо присутствие полирибонуклеотида длиною в 50 илн более остатков. Это свидетельствует о том, что фактор р взаимодействует с РНК. Согласно существующей модели, фактор р связывается с 5'-концом синтезирующейся РНК, а затем продвигается вдоль нее, используя для этого энергию гндролизуемых ХТР.
На рис. 13.3 показано, что остановка РНК-полимеразы на терминаторе благоприятствует тому, чтобы фактор р смог догнать ее. Затем фактор р взаимодействует с РНК-полимеразой, вызывая освобождение РНК и отделение полимеразы н самого фактора от матрицы. Эта модель предполагает, что основное свойство терминатора — это ею способность заставлять РНК-полимеразу делать паузу. Исходя из этою, различная эффективность многочисленных терминаторов может объясняться тем, что онн отличаются по длительности паузы в передвижении РНК-полимеразы по матрице.
На это может влиять стабильность шпильки, зависящая от ее протяженности и количества пар Π— С. Нам не известно, способен ли фактор р осуществлять терминацию в любой точке„ в которой РНК-полимераза делает остановку, или же последовательность терминатора должна содержать некоторую дополнительную информацию. Идея о том, что фактор р передвигается вдоль РНК, позволила высказать важное предположение о взаимосвязи процессов транскрипции и трансляции. Для того чтобы фактор р мог осуществлять свое действие, ему необходимо, во-первых, связаться с 5'-концом мРНК и, вовторых, передвигаться вдоль молекулы. Рибосомы, транслирующие мРНК, препятствуют реализации каждого из этих условий.
Поэтому достигнет ли фактор р терминатора, на котором сделала паузу РНК-полияеераза, во многом зависит от событий, происходящих во время трансляции. Исходя из этих предпосылок, можно объяснить наблюдение, которое длительное время вызывало недоумение. В ряде случаев нонсенс-мутация в одном из генов нарушает экспрессию расположенных за ним генов, входящих в состав той же транскрипционной единицы. Данное явление было названо полярностью 1гл.
9). Причина этого явления — исчезновение мРНК, соответствующей дистальной части транскрнпционной единицы. Длительное время продолжались дебаты о природе этого явления. Вызвано !б? 13. Термипация и аптитерминация иоана мумцмя Рибосомь| движутсн вслед за РНК полнмеразод Фактор р присоадиняетсн к мРНК Рмбосомм, мютнгнув мутантногс коцона, отдепнются ШЕНК Рмбнюмм «рополжеют передеигмься вдоль мвтрицм РНК псяммераза делает паузу Фактор р на Фектор р логоммпет дм неть пнет полнмераполнмвразу, зу потапу, иго, мк как ему Лостм" нув мс»- меюают смю кто а, рибосюмь~ рибосоьтм откинули РНК тармимацн» синтеаа РНК приводит к тоу, о бл мь расппложаннан зв нонсенс.
кодоном, на транскрнби- руетсн ур орпц и трансляции дожми то» конца Рис. 13.4. Благодаря своему механизму действия фактор р способен осуществлять связь между процессами транскрипции ли это тем, что мРНК синтезируется и затем быстро деградирует, или же преждевременное терминирование трансляции приводит к остановке синтеза РНК? Предположим, что внущри транскрипционной единицы могут существовать р-зависимые терминаторы, распола)аюшиеся перед основным терминатором. Тогда явление полярности можно объяснить как на рис. 13.4. Обычно терминаторы, находящиеся внутри транскрипционной единицы, не работают, так как из-за присутствия рибосом фактор р на этих терминаторах никогда не взаимодействует с РНК-полимеразой, хотя она делает здесь паузу. Нонсенс-мутации приводят к освобождению мРНК от рибосом, и поэтому у фактора р появляется возможность свободно передвигаться вдоль мРНК. В результате он может провзаимодействовать с полимеразой, остановившейся на терминаторе.
Это приведет к терминации и освобождению РНК-полимеразы. Следовательно. дистальиая часть транскрипционной единицы не сможет экспрессироваться. (Для чего существуют внутренние терминаторы? Возможно, что они являются просто шпильками, похожими на те, которые возникают на обычных терминаторах. Термипация с участием этих структур может происходить только в необычных условиях полярности). Мутации по гену фактора р Взаимодействие фактора р с другими белками, а также некоторые особенности его действия были обнаружены в результате выделения мутантов Е.
сой с измененным фактором р. Ген, кодирующий фактор р, получил название гйо. Эти мутации вызывают многочисленные эффекты. Поэтому первоначально их выделяли, используя различные фенотипические проявления, а мутации получали различные названия; среди них наиболее хо- и трансляции нрн условии, что р-зависимый терминатор нахо- дится поблизости нонсенс-мутации. рошо изученной является виА. Свое название биА получила за способность супрессировать полярность. Мутации в гене гйо в разной степени сказываются на процессе терминации.
Общий эффект этих мутаций заключается в нарушении терминации. Но степень повреждения, если ее оценивать по проценту случаев прочитывания терминатора !и у!уо, зависит от конкретного терминатора. По-видимому, это отражает тот факт, что большинство мутаций, влияющих на активность фактора р. являются !езйу, поэтому у них сохраняется вполне определенная терминирующая активность. Если для работы различных терминаторов необходимо разное количество фактора р, то оставшаяся в мутантных клетках активность может обеспечить работу некоторых терминаторов, для функционирования которых требуется низкая концентрация р, тогда как другие не смогут функционировать в этих условиях и РНК-полимераза сможет преодолевать их.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
