Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Способность мутаций виА супрессировать полярность объясняется тем, что они понижают вероятность взаимодействия фактора р с внутренними терминаторами, следующими за нонсенс-кодонами. Благодаря этому остановка трансляции не вызовет терминирования транскрипции и область мРНК, расположенная за мутантным кодоном, сможет транслироваться вновь прикрепившимися рибосомами. Некоторые мутации в гене фактора р можно супрсссировать мутациями, возникающими в других генах. В результате появляется отличная возможность для выявления белков, контактирующих с фактором р.
Участие б-субъединицы РНК-полимеразы во взаимодействии с фактором р обнаруживается благодаря существованию мутаций двух типов. Во-первых, мутации в гене гроВ, кодирующем эту субъединицу, могут ослаблять терминацию Часть Н1 Синтез РНК 168 КОНТРОЛЬ НА УРОВНЕ ИНИЦИАЦИИ Ф Новый снима.фа»тор Инициация ~ на новом лромотора Г 'Раатоттаттрвйоаьтрааячттой ьстстЮб'ы".жь ю:Очр Ю. Рви»на мРНК Сладуммая мРН К КОНТРОЛЬ НА УРОВНЕ ТЕРИИНАЦИИ Ранна» мРНК Полимараав праояонаваат тармннатор Елннан мРНК Ранила псслвдсватмъность сладуииин псслалонаталаиость Аитнтарминатор ® 1 ! т — са Рис 13 5 Изменению тРанскРнцционной специфичности могУт контролироваться на уровне инициации ила тсрмннацин.
в р-зависимых сайтах. Во-вторых, введение мутаций в ген гроВ может восстановить способность терминировать транскрипцию в р-зависимых сайтах у бактериальных му- тантов, дефектных по этому фактору. Механизм антитерминации, контролируемый фаговым геномом У определенных фатов терминация используется в качестве удобного механизма, позволяющего контролировать переключение транскрипции с ранних генов на по- следующую стадию экспрессии. Как можно применить антитерминацию для этих целей, показано на рис. 13.5.
Для сравнения изображен случай, когда для регуляции генной экспрессии используется новый тип промоторов. В гл. 12 мы видели, что одним из механизмов, позволяющим осуществлять переключение транскрипции с ранних генов на следующую стадию развития, является замена сигма-фактора в бактериальной РНК-полимеразе на другой фактор, изменяюгций специфичность инициации фермента. Другая возможность состоит в синтезе новой фагоспецифической РНК-полимеразы. В любом из этих случаев основной особенностью, позволяющей 169 13.
Терминация и антитерминация ЗВмя~~ 6~~~0 Ранние генЫ 'и е еэ е РНК-полимеразе отличать разнообразные классы генов, является наличие у них различных нромовзоров. Таким образом, как только синтезировались необходимый сигма-фактор или новая РНК-полимераза, экспрессия последующего класса генов уже не зависит от экспрессии ранних генов. Эти классы генов становятся независимыми друг от друга. Часто экспрессия ранних генов прекращается после переключения транскрипции на следующую стадию. С другой стороны, возможность использования антитерминационного механизма в качестве регуляторного зависит от конкретного расположения генов.
Ранние гены должны непосредственно примыкать к генам, которые будут транскрибироваться вслед за ними. При этом необходимо, чтобы два класса генов были разделены терминатором. Если по какой-либо причине терминации не произойдет, то РНК-полимераза сможет транскрнбировать гены, расположенные по другую сторону от сайта термннацни. Таким образом, в результате антитерминации РНК-полимераза продолжает узнавать те же самые промоторы.
Поэтому новые гены экспрессируются путем образования более длинных молекул РНК, содержащих на 5'-конце последовательности, соответствующие ранним генам, а на 3'-конце — последовательности, соответствующие новым генам. Поскольку оба типа последовательностей остаются объединенными, экспрессия ранних генов продолжается. Наиболее хорошо изученным примером антитерминации является регуляция транскрипции при развитии фага лямбда. Характер контролирующих процессов у всех фагов, использующих бактериальную РНК-полимеразу для транскрипции ранних генов, имеет большое сходство. Во всех случаях один из ранних фаговых белков необходим для транскрипции последующего набора генов.
У фага лямбда гены, транскрибируемые бактериальной РНК-полимеразой сразу же после начала инфекции, называются предранними или немедленно ранними, а гены, экспрессирующиеся на следующей стадии,— задержание раннимн. Регуляторный ген, продукт которого контролирует переключение транскрипции с предранних генов на задержанно ранние, был идентифицирован благодаря мутациям, нарушающим переключение. Мутанты фага лямбда по гену ь1 способны транскрибировать только предраннне гены, и поэтому инфекционный процесс останавливается на этой стадии. Наблюдаемый эффект во многом похож на то, что происходило с фатом ЯРО1, несущим в гене 28 мутацию, которая нарушает образование ааг хазе С генетической точки зрения безразлично, обусловлено ли включение транскрипции новых классов генов изменением специфичности нннцигдии нлн антнтерминацней.
Оба процесса находятся под позитивным контролем со стороны раннего фагового гена, кодирующего белок, необходимый для включения следующего класса генов. Ряс ~ 1 й У фага лЯмбда имеютсЯ лве Ранние тРанскРипцаовные единицы. Карта бак|ериофяга лямбяа изображена в виде параллельных яиьяй, соо|ветствуюших хаум цепям ДНК. Верхняя цепь транскрибируется в ле- На рнс. 13.6 изображена генетическая карта ранней области фага лямбда. Два предранннх гена Х и его транскрнбируются РНК-полимеразой Е, сов соответственно влево и вправо от промоторов, обозначенных Рь и Ра.
Это означает, что при левосторонней и нравосторонней транскрипции в качестве матрицы используются разные цепи ДНК. На рис. 13Л показано, что транскрипция„осуществляемая РНК-полимеразой Е. со11, останавливается в конце генов Х и его соответственно на терминаторах гщ и гко Оба этих терминатора являются р-зависимыми. (Первоначально фактор р был обнаружен благодаря функционированию именно этих терминаторов.) Ситуация изменяется в результате экспрессии гена Х. Продуктом этого гена является белок антитерминатор, позволяющий РНК-полимеразе преодолевать ц, и ск,.
В результате транскрибируются задержанно ранние гены, расположенные за этими терминаторами. Поскольку р1Ч является очень нестабильным белком с периодом полужизни около 5 мин, для транскрипции задержанно ранних генов необходима постоянная экспрессия гена 1ч'. Тут не возникает никаких проблем, поскольку ген г1 является частью транскрипционной единицы, содержащей задержанно ранние гены, и его транскрипция предшествует транскрипции згдержанно ранних генов. Как и у других фагов, в случае фага лямбда для экспрессии поздних генов, кодирующих компоненты фаговой частицы, необходимы дополнительные регуляторные механизмы. Такой контроль осуществляется геном Д, относягцнмся к задержанно ранним генам.
Продукт этого гена рО является еще одним белком-антитерминатором, позволяющим РНК-полнмеразе, инициирующей транскрипцию на позднем промоторе Рр;, преодолевать терминатор, располагающийся между этим промотором и поздними генами. Так, наличие белков-антнтерминаторов с различной специфичностью позволяет осуществить последовательную экспрессию фаговых генов. Антитерминация зависит от определенных сайтов в ДНК Антнтерминирующее действие белка р1Ч высокоспецифично.
Он не подавляет термннацию иа всех р-зависимых сайтах. Например, после синтеза р19 терминация по- прежнему происходит в конце бактериальных генов. В то же время антитерминацнонные события не определяются терминаторами зщ и ~ко так как если бактериальный ген, содержащий р-зависимый терминатор, встраивается в раннюю область фага лямбда, то белок рН способен обеспечивать антитермииацию на его терминаторе. Следовательно, антнтерминация происходит на любом терминаторе, который встречается на пути РНК-полимеразы, вом иаправлении, та~да кая нижняя-в правом Промотары показаны стрелкаии.
Закрашенными «ваяратиками обозначены мрмина|оры. Гены Х и см являются яредраниими, они отлслпотся от ммержанно ранних геиов тсрмянаторами Часть Н1. Синтез РНК Барок я ® ,ф ! ! ! ! ! 4ь ырнк, кая руюыая Марая ( у рпя, к якруаьы борк~ а ф ! Ф Ф С коксы Ввл покусов События, проясхолящяе в кпеуквк, инфицированных фвсом лямбдя промотор терминатор Бактерцвльцый Ранний фага лямбда Ранний фага лямбдв Бвктериальпый Ранний фага лямбда Бактериальный Терминация происходит ,' Белок р!к! предотвраща- ' ет термицацню Белок р!Ч ссредотврвща-, ет термнцвццю Рпс. !3.7 Предранпие гены фага лямбда траискрибпруст бактсрцальнвя РНК-полпмераза.
Фермент связывяеуо» с лвум» промоуорямя -Р я Р— к транскрибирует гены БС я ссо, останавливаясь яя соответствуюпсях термяввторвк С, я транскрибирующей раннюю область бактериофага лямбда. Сведения по этому вопросу обобщены в табл. 13Л, Таким образом, в каждой из этих транскрнпционных единиц должен существовать некий сайт, который узнается белком рХ. Этот сайт является сигналом, указывающим на то, что антитерминацня должна произойти на первом же встретившемся терминаторе. Другими словами, сайт, необходимый для антитерминации н узнаваемый белком рХ, и сайт терминации, в котором при определенных обстоятельствах данный белок обеспечивает антитерминацию, находится в разных местах.
На основе этих данных можно сделать более общее заключение. Если нам известен участок ДНК, взаимодействуя с которым белок проявляет свою активность, это еще не дает оснований утверждать, что данный участок является последовательностью, изначально узнаваемой рассмасриваемым белком. Эти участки могут находиться далеко друг от друга.
Таблица !ч.! Процесс вцтцтермвнвции может затрагивать все РНК-цачцмера- зы, цццццирующце синтез ца ряцццх промоторвх фага лямбда, цезавцсцмо от вцдв терминатора с,. В обоих случая» для зермквяцвя необходимо првсууствяе фяьзорв р (зсо ве отряжено нв рисунке). В результате трввскряппяп образуются лве предрялпве мРНК, колврующве белкв р!Ч я Ссо. Участок ДНК, узнаваемый белком р1ч1, называется лиг (1ч! цгй1ха!1оп), Участки, ответственные за антитерминацию при левосторонней и правосторонней транскрипции, обозначаются соответственно как пиИ. и ни!К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
