Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Если репрессор связывается с этим сайтом, его присутствие предотвращает инициирование транскрипции в промоторе, которая осуществляется РНК-полимеразой. Как влияют малые молекулы индуктора на такого рода взаимодействие? Белок-репрессор имеет очень высокое сродство к оператору. В отсутствие индуктора он связывается с ним таким образом, что прилегающие структурные гены не могут быть транскрибированы. Однако индуктор способен присоединяться к репрессору, образуя комплекс репрессор.индуктор, который более не связывается с оператором.
Основной характер такого взаимодействия определяется наличием в белке-репрессоре двух участков связывания, один из которых предназначен для индуктора, а другой — для оператора. При связывании индуктора с определенным участком коиформация белка изменяется, что оказывае~ влияние на активность другого участка. Такой тип взаимоотношений получил название аллостеричеекий контроль.
В результате при добавлении индуктора репрессор превращается в форму, которая отделяется от оператора. Затем РНК-полимераза может инициировать транскрипцию структурных генов. Белок-репрессор лактозного оперона представляет собой тетрамер„построенный из идентичных субъединиц с мол. массой 38000 дальтон каждая. На одну клетку приходится около 10 таких тетрамеров (это значит, что в одном клеточном цикле должно произойти примерно 40 траисляциоиных событий, осуществляемых при участии 1ас1-мРНК), Регуляторный ген транскрибируется со скоростью, которая, по-видимому, определяется степенью сродства его промотора к РНК-полимеразе. (Мутации в промоторе могут в значительной степени увеличивать степень выражения гена.
Такой способ был скомбинирован с амплификацией локуса для получения большего количества репрессора, чем то, которое обычно присутствует в клетке.) Конститутивные мутации определяют действие репрессора Регуляторный ген 1ас? был первоначально идентифицирован при выделении мутаций, влияющих на выражение всех трех структурных генов, но картирующихся вне этих генов. Поскольку мутации 1ас1 комплементировали мутации в структурных генах, они были использованы для идентификации другого гена, кодирующего диффундируюший продукт. Генотип 1ас1 может быть обусловлен как точковыми мутациями, так и делециями. Последнее свидетельс~вуе~ 179 14.
Оперон на примере организации лактозных генов Рпс. 14,2. Включение !ас-оперопа с по- мощью иплуктора. Вверху. Ген (ас! синтезирует репрессор, который в форме тетрамера связывается с оператором и прелотвращает транскрипцию структурных ге- нов. Внизу. Добавление инлуктора превращает репрес- сор в неактивную форму, которая не способна бо- лее связываться с оператором.
В результате в про- моторе инициируется транскрипция и осущест- ваяется синтез трек ферментов. об утрате опероном обычного способа регуляции. У !ас1 -мутантов одновременно выражаются все структурные гены независимо от того, присутствует индуктор или нет. Такое поведение называют конститутивным способом выражения генов. Способность !ас1 -мутантов к конститутивному выражению генов согласуется с поведением системы негативной регуляции.
Ген !ас1 кодирует белок-репрессор, способный выключать транскрипцию группы генов !асл УА. Мутация гена, приводящая к !ас1, позволяет генам экспрессироваться конститутивно, поскольку репрессор становится неактивным. В пользу этого вывода свидетельствуют результаты, полученные при изучении взаимоотношений между конститутивным мутантным !ас1 -геном и !ас1 -геном дикого типа, присутствующими в одной и той же клетке.
Образующийся частичный диплоид содержит одну копию оперона в составе бактериального генома, а другую-в независимой самореплицирующейся молекуле ДНК, несущей только несколько генов, в том числе копию оперона или часть его. Такая дополнительная молекула ДНК называется плазмпдой. В клетках, содержащих один регуляторный ген !ас1+, а другой !ас1, восстанавливается нормальная регуляция. Структурные гены и в этом случае подчиняются нормальной регуляции, оказываясь репрессированными в отсутствие индуктора. Этот процесс проиллюстрирован на схеме, представленной на рис.
14.3. Конститутивные мутации в репрессоре ведут к утрате им способности связываться с оператором. В результате в промоторе может свободно инициироваться транскрипция. Однако введе- ние второго регуляторного гена дикого типа восстанавливает присутствие нормального репрессора. Это ведет к тому, что оперон снова выключается в отсутствие индуктора. Говоря языком генетики, индуцибельность дикого типа доминирует над мутантной конститутивностью.
Это отличительная особенность негативного контроля. Регуляторный ген !цс1 расположен сразу же слева от группы структурных генов. Однако благодаря тому, что он детерминирует транс-диффуидирующий продукт, нет необходимости в его близкой локачизации к структурным генам. В самом деле, как мы уже видели, ген !ас1, находясь в составе независимой молекулы ДНК, способен контролировать группу генов !асл. УА, расположенных в бактериальной хромосоме !ситуация может быть и обратной), У других оперонов Е, сой регуляторный ген действительно локализован на некотором расстоянии от структурных генов. Можно, однако, предположить, что имеется преимущество в локализации гена-регулятора вблизи структурных генов, выражающееся в том, что он функционирует только вместе с ними.
поэтому его отделение не имеет смысла. Функция оператора г!ис-доминантна Исходно оператор был идентифицирован благодаря выделению конститутивных мутаций, обозначенных о', характерные свойства которых свидетельствовали о том, что область, повреждаемая мутациями, не детерминирует диффундирующего продукта. Структурные гены, Часть узУ. Контроль генной экспрессии у прокарнот 180 смежные с местом мутации о', выражались констнтутнвно. Объяснялось это мутационным изменением онератора, предотвращающим связывание с ним репрессора.
В результате репрессор оказывался не способным препятствовать инициированию транскрипции РНК-полимеразой. Оперон, таким образом, выражается конститутивно, как это показано на рис. 14.4. Оператор способен контролировать люлько расположенные рядом с ним гены (ас. Если в бактериальную клетку ввести второй (ас-оперон в независимой молекуле ДНК, он будет содержать свой собственный оператор. Два оператора не будут влиять друг на друга Так, в том случае, когда оперон имеет оператор дикого типа, он будет репрессироваться при обычных условиях, тогда как второй оперон с мутацией о' будет выражаться характерным для него путем. Способ проверки таких мутаций на практике сводится к определению способности двух оперонов, отличающихся как своими структурными генами, так и операторами, комплементировать между собой.
Предположим, что мы сконструировали днплондную комбинацию. о (асл " (ос У /о+ !аск, ! ас Уи. Хотя в клетке присутствует по одному дикому аллелю каждого локуса, мы не видим выражения генов дикого типа. Конститутивный оператор позволяет выражаться аллелям (ас2" и (агУ . Однако ген (псу' другого опе- рис. (КЗ Конститутивные мутации в гене (асг являются рецессивными. Вверну. Мутация (ас( вызывает образование неактивного репрессора. Он не способен связываться с оператором. В результате оперон выражается Внизу. Ввеление гена (ас( ' ведет к синтезу иор мальиого репрессора.
Он отличается активностью в мраис-положении, способен связываться с оператором и отделяться от него при добавлении индуктора. рона не выражается в условиях репрессии, так как его оператор сохраняет дикий тип. Способность какого-либо сайта контролировать смежные гены независимо от присутствия в клетке других аллелей данного сайта называется цнс-домннантностью. Она указывает, что мутантный сайт не связан с синтезом какого-либо продукта (обычно белка, но в принципе возможно также РНК), способного диффундировать в клетке, проявляя свой эффект и в отношении другого аллеля.
Иногда лис-домннантнын сайт называют г(ис-активным в отличие от транс-активной функции, которая благодаря образованию диффундирующего продукта способна действовать на все соответствующие сайты в клетке независимо от того, присутствуют ли они в одной и той же или в разных молекулах ДНК (гл. 1). Концепция о г(ис-доминантности применима к любой последовательности ДНК, функция которой состоит в способности быть узнанной, а не в синтезе диффундирующего продукта. Следовательно, мутации в промоторе или терминаторе также относятся к лис-активным. В результате г(ис-доминантности оказывается невозможным определить принадлежность мутации к группе комплементации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
