Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Таким образом, природу р-независимых сайтов необходимо исследовать заново в системе ш ч1го, содержащей другие возможные терминационные компоненты. Трудности в изучении ТЕРМИНВЦИИ У ЭУКВРИОт В отношении большинства эукариотических РНК-полимераз мало что известно как о сигналах терминации, так и о самом процессе терминации. Наибольшая трудность при анализе транскриптов — это отсутствие уверенности в истинности сайта терминации. Хотя молекулы РНК, синтезированные ш ичо, имеют определенные 3'-концы, можем ли мы узнать, были ли они образованы в результате терминации или в результате разрыва в более длинном первоначальном транскрипте? В случае транскриптов РНК-полимеразы Н проблема осложняется процессингом.
происходящим у 3'-конца, 13. Терминацня и антитерминацня ! «ннннвння зл ' ''лзл(' эослтлллоэосллтостлллоелллосо жоорэтвлозло "л2цоФл ожсослтлтрж зллтрсллт ! Ййа А Фактор о й1й. ° ! осаозомва- ! 1 ется нв 1 комнмксе т)т Т 1 Имз р вт ъц. очооллт,ллллрзллллл ллтл,ттт; лрзлллохлосо Ф 1 ному Фер- ! 1 менту 1 1 лтлтт л ллтрстохостомжънлллллллляо~~~~~~чтчйЖоЬчосоч ж 1 1 1 1 1 1 ! 1 Фактор в авменяет р ямок 1 ° + -+- 1 к которому присоединена длинная полиадениловая кислота. По крайней мере в некоторых случаях доказано, что 3'-концы для полиаденилирования в действительности образованы в результате разрыва, а не терминацни.
Следовательно,мы располагаем некоторой информацией о сигналах, необходимых для образования конца, к которому присоединяется ро!у(А), но 3'-область для подлинно первоначального транскрипта в целом остается неохарактеризованной. В ДНК вируса б'!!40 имеется сайт, вызывающий терминацию; его последовательность похожа на р-независимый бактериальный терминатор, имеющий структуру шпильки, за которой следует последовательность оснований Ы.
Для РНК-лолимеразы 1 единственным транскриптом является большой предшественник, содержащий последовательности для высокомолекулярных рРНК. Предшественник подвергается интенсивному процессингу, и еще не доказано, действительно лн 3'-конец образуется в результате терминации. Тем не менее конец соответствует участку из оснований Ы.
При транскрипции !и уйго РНК-полимераза 1П образует молекулы, имеющие такие же 5'- и 3'-концы, как синтезированные 1п у!уо, Из этого можно сделать вывод, что произошли истинные инициация и термннация. Данная система может быть изучена благодаря введению изменений в последовательность матрицы вокруг терминационной области. Когда гены для 5$-РНК Х.!аер(з транскрибируются ш Исто гомологичным ферментом, терминапия происходит внутри участка из четырех оснований Ы. Среди образовавшихся молекул наблюдается некоторая гетерогенность за счет того, что часть их оканчивается на третьем или даже на четвертом основании 13, тогда как обычно терминация происходит на втором основании 1). Это, повидимому, истинное свойство терминационного процесса, так как такая же гетерогенность наблюдается среди молекул, синтезированных !и у!уо.
Точно так же. как и в прокариотических терминаторах, участок 13 расположен в Π— С-богатом районе. Не- Рис. 13.9. РНК-полимераэа Мажвт оеуществлять либо инициацию, либо терминацию в зависимости от того, какой иэ двух белков, о нли ХозА, присоединится к минимальному ферменту. смотря на то что в эукариотнческих терминаторах присутствуют последовательности со вторичной симметрией, они не нужны для терминации.
Так, мутации в матрице, нарушающие симметрию, не препятствуют нормальному окончанию синтеза РНК. Последовательность, расположенная за участком Ы, не существенна, поскольку все нуклеотиды справа от него могут быть заменены на другие последовательности без какого-ннбудь ущерба для терминации. Самого по себе Ы-участка недостаточно для терминации, так как область из четырех последовательных остатков Ы, встречающаяся внутри транскрипционных единиц, прочитывается РНК полимеразой П1.
(Однако не существует внутренних участков из пяти 13 — возможно, в связи с тем, что они являются более эффективными терминаторами. Это следует из сравнения терминаторной способности участков, состоящих из пяти н четырех оснований 1)). Следовательно, решающим моментом в терминации должно быть распознавание последовательности 134, находящейся в области, богатой Π— С-парами. Как же происходит реакция терминаций? Нельзя полагаться на слабое взаимодействие рЬ-ВА в РНК вЂ” ДНК гибридной области, которая расположена на конце трэнскрипта, потому что часто только два первых остатка 1Л5 транскрибируются перед терминацией.
Возможно, Π— С-богатая область играет определенную роль в остановке фермента, но, по-видимому, не существует чего-либо подобного шпильке, которая участвует в терминации у прокариот. Мы не знаем, каким образом фермент способен так специфично отвечать на столь короткий сигнал. Рекомендуемая литература Терминация у бактерий и ее использование в качестве контролирующего механизма описана Робертсом (всоЬегсз, ш В)з)А Ро!ушегазе (Ьаз!с)с, СЬщпЬег!зп, Ес)з.), Со!д Брг!пя НагЬог 1,аЬогасогу, Хе!у Уог)с, !976, 247-27!), 174 Часть П). Синтез РНК а также в обзоре Адхьяса и Готтесмана !А4йуа, бопезтап, Апп.
Кем В)сойер., 47, 9б7-99б, !978). Природа сигналов терминации обсуждается в обзоре Розенберга и Курта в связи с рассмотрением вопроса о канонических последовательностях ЯоаелЬегд, Соигц Апп. Рек. Оепег., 13, 3!9 — 353, !979). Описание более сложных бактериальных транскрнпционных комплексов дано Гринблаттом (бг)пЬ)аы, Се!1, 24, 8-9, 1981). Поскольку о термннации у эукариот известно очень мало, публикация обзоров по этому вопросу — пока еще дело будущего. Часть 1Ч КОНТРОЛЬ ГЕННОЙ ЭКСПРЕССИИ У ПРОКАРИОТ В строго структурной концепции геном рассматривается как мозаика, составленная из независимых молекулярных программ, планирующих создание отдельных клеточных компонентов. Однако для выполнения этих программ абсолютно жизненно важное значение имеет координация событий.
Открытие генов-регуляторов и генов-операторов, а также регуляции активности структурных генов посредством репрессии показало, что геном содержит не только серию программ, но также координированную систему белкового синтеза и средства, позволяющие контролировать их выполнение. Франсуа Жакоб и Жак Моно, 1961 Глава 14 ОПЕРОН НА ПРИМЕРЕ ОРГАНИЗАЦИИ ЛАКТОЗНЫХ ГЕНОВ Бактериям необходимо уметь быстро отвечать на изменения в окружающей среде, Их выживаемость зависит от способности переключать метаболизм с одного субстрата на другой, поскольку в условиях их обитания поступление питательных веществ может постоянно меняться.
Одноклеточные эукариоты способны проявлять такую же зависимость от непрерывно меняющихся условий; более же сложно организованные многоклеточные организмы имеют более постоянный набор метаболических путей и могут не отвечать на изменение внешних условий перестройкой своего метаболизма.
Легкая приспособляемость — большое преимущество бактерий. Однако прн этом им необходима экономичность, поскольку бактерия, которая в ответ на изменение условий окружающей среды использует пути, требующие больших энергетических затрат, может оказаться в невыгодном положении. Совершенно очевидно, что было бы неэкономично производить все ферменты метаболического пути, который не может быть использован нз-за отсутствия субстрата. Бактерия идет по компромиссному пути: она не синтезирует ферментов того нлн иного пути в отсутствие соответствующего субстрата, но способна в любое время начать их синтез при появлении такового.
Этим объясняются главные особенности организации бактериальных генов — их обьединение в кластеры таким образом, что все ферменты, необходимые для осуществления определенно~о пути биосинтеза, детерминируются генами, сцепленными друг с другом. Вся группа генов может транскрибироваться в одну полицистронную мРНК, которая последовательно транслируется рнбосомами с образованием каждого нз белков. В предыдущих главах мы упоминали, что лишь несколько генов Е. сой транскрибируется индивидуально, тогда как большинство является частью больших единиц транскрипции. Такая форма организации позволяет коордннированно регулировать выражение всех генов одной единицы транскрипции посредством контроля ее транскрипции. Последнее достигается взаимодействием регуляторного белка с регуляторным сайтом, расположенным рядом с промотором. Индукция и репрессия КОНТРОЛИРУЕТСЯ МаЛЫМИ МОЛЕКУЛаМИ Уже к началу этого века стало известно, что определенные ферменты дрожжей образуются в клетках только при выращивании их на определенных субстратах,-эффект, получивший название чиндукция ферментов».
Индукцня была исследована у бактерий, н в частности у Е. сей, у которой контролирующий механизм такого типа представлен организацией генов лактозной системы. При выращивании клеток в отсутствие )3-галактозида они содержат очень незначительное число молекул фермента )3-галактозндазы — скажем, меньше пяти. Функция фермента сводится к разложению молекулы В-галактозида на составляющие ее сахара. Например, лактоза разла- гается на глюкозу и галактозу, которые в свою очередь используются в дальнейшем метаболизме.
В отсутствие субстрата в ферменте нет необходимости. При добавлении соответствующего субстрата в бактериальных клетках очень быстро проявляется активность фермента в результате синтеза его новых молекул. Они появлязотся уже через 2 — 3 мин, и вскоре их количество достигает свыше 5000 молекул фермента в расчете на одну бактериальную клетку. (Прн определенных условиях на долю ))-галактозидазы может приходиться 5 — ) 0'У, от общего растворимого белка бактерии.) При удалении из среды субстрата синтез фермента прекращается так же быстро, как был начат. Такая реакция на изменения в составе питательной среды наблюдается не только при необходимости использовать новые субстраты; она используется также для выключения синтезов эндогенных соединений при их внезапном появлении в среде. Например, триптофан, одна из существенных аминокислот, синтезируется при участии фермента триптофан-синтазы.
Однако если в среде, на которой выращиваются бактерии, присутствует триптофан, синтез фермента немедленно прекращается. Это явление получило название репрессия. Она позволяе~ бактериальной клетке избежать перевода своих ресурсов на ненужную в данный момент синтетическую активность. Индукция и репрессия представляют собой разные стороны одного и того же явления. В одном случае бактернальная клетка регулирует свою способность к использованию данного субстрата, в другом она регулирует способность к синтезу определенного промежуточного компонента метаболнческого пути.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
