Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 84
Текст из файла (страница 84)
13. Короткий Ст — С-богатый палиндром сменяется восемью следуюшими друг за другом остатками 1З. Как зп чзчо, так и )п ч)гго РНК-полимераза прекращает транскрипцию в этом участке; в результате образуется транскрипт длиной в 140 оснований. Часть 1У.
Контроль генной 192 у прокариот экспрессии ю ва -зо - тв -и Т Та Квненнчвеннв Квноннчвенив поел в деве тень нести жнлыоевтвлытеетц + — р +" тппсдмтдттстпдмтпдастаттсдсмттмтсдтсамстдптт стдстдсссддсттсдсстдмдд дссстттдтддадстттдстссдсддстсттддттдстюсттсдтсм тсмсдтсссттсматасдттттт промотор данные, показывающие, что мутации в гене триптофан- тРНК вЂ” синтетазы предотвращают полную репрессию оперона. Эффект этих мутаций выражается в лишении клетки необходимой триптофановой тРНК; в результате клетка оказывается не способной транслировать эти кодоны. По существу, при этом имитируются условия, возникающие в клетке при истощении запасов триптофана. При таких условиях рибосомы, по-видимому, инициируют трансляцию лидерного пептида, но останавливают ее, когда достигают кодонов триптофана.
Исходя из последовательности нуклеотидов в мРНК, можно предположить, что такая задержка рибосом в свою очередь может влиять на терминацию в аттенуаторе. Лидерная последовательность может быть представлена в виде альтернативных структур, образуемых спаренными основаниями. Способность рибосомы проходить через лидерную область может регулироваться переходом из одной структуры в другую, Именно от этой структуры зависит, обеспечит ли мРНК условия, необходимые для терминации. На рис. 15.7 изображены эти структуры, В первой имеет место спаривание области 1 с областью 2 и области 3 с областью 4. Спаривание областей 3 и 4 порождает образование структуры шпильки, предшествующей последовательности У .
В результате появляется существенный сигнал для терминирования трансляции. Вероятно, РНК принимает такую структуру без какого-либо влияния извне. В тех случаях, когда спаривание областей 1 и 2 невозможно, образуется другая структура. Она возникает при свободном спаривании области 2 с областью 3.
Вследствие этого область 4 не находит подходящею партнера для спаривания и остается одноцепочечной. В результате образование шпилечной структуры терминатора оказывается невозможным. На рис. 15.8 показано, что положение рибосомы может определять, какая из структур будет образована,— причем таким способом, что терминация аттенуируется только в отсутствие триптофана. В присутствии триптофана рибосомы способны синтезировать лидерный пептид. Они продолжают передвигаться вдоль лидерной области мРНК к кодону УСТА, расположенному между областями 1 и 2. Как показано на рисунке, продвигаясь к этой точке, рибосомы переходят в область 2 и предотвращают ее спаривание. Тогда область 3 может спариться с областью 4, образуя шпилечную структуру терминатора. При таких условиях РНК-полимераза терминирует процесс транскрипции в аттенуаторе.
В отсутствие триптофана рибосомы задерживаются в кодонах триптофана, входящих в состав области 1. В результате область 1 изолируется с помощью рибосом Акт терминации в этом сайте зависит от содержания триптофана (рис. 15.5). В присутствии достаточных количеств триптофана терминация осуществляется эффективно. Однако в отсутствие триптофана РНК-полимераза способна продолжать транскрибирование структурных генов. Такая регуляция терминирования транскрипции получила название аттенуация. Мы видим, что события, происходящие в аттенуаторе, направлены на осуществление такого жс типа контроля, как и события в операторе.
В присутствии триптофана оперон репрессирован и большая часть молекул РНК-полимеразы, которые уже переместились из промотора, заканчивают транскрипцию в аттенуаторе. При удалении триптофана РНК-полимераза получает свободный доступ к промотору, и процесс транскрипции, начавшись, не прерывается преждевременно. Аттенуация может изменять интенсивность транскрипции в 8 — !0 раз. При эффективной терминации около !0% молекул РНК-полимеразы, достигающих терминатора, способны проскочить его.
В условиях аттенуации, повидимому, почти все молекулы РНК-полимеразы способны продолжать транскрипцию. Наряду с 70-кратным увеличением эффективности инициации при снятии репрессии аттенуация позволяет варьировать уровень активности оперона в пределах, достигающих 600-кратного различия. Аттенуация контролируется с помощью альтернативных вторичных структур Каким образом содержание триптофана в клетке влияет на терминацию транскрипции в аттенуаторе? О механизме этого процесса можно судить на основе данных о нуклеотидной последовательности лидерной области. На рис.
15.6 показано, что в эту область входит сайт связывания с рибосомами, в котором за кодоном А13О следует область из 13 кодонов. Транслируется ли эта область в лидериый пептид? Хотя продукт не был обнаружен ш чтуо, его отсутствие могло объясняться просто его нестабильностью. Известно, что этот сайт связывания с рибосомами является функционально активным, поскольку в тех случаях, когда он слит со структурным геном, поддерживает эффективную трансляцию. Какова функция лидерного пептида? Он содержит два триптофановых остатка, расположенных непосредственно друг за другом.
Триптофан является редкой аминокислотой в составе белков Е со!1, поэтому трудно себе представить, чтобы такое расположение было обусловлено простой случайностью. О его значении свидетельствуют Рнс. 15.4. Оператор ггр-генов лежит в пределах промотора. Транскрипция инициируется в положении + !.
Обычные гексямеры, родственные «вноническим послеловвтельностям, присутствуют в положениях — 1О и — 35. Существует повтор из 1О пвр оснований в пределах оператора (с одним несовпвдвющим цоттожеттием) Все мутации о' локализуются в пределях области двойной симметрии, но вне квнонической послеловвтельности в положении — 1О, с которой оив перекрыевется.
15. Системы контроля: средства регуляции оперонов 193 Промот Рнн.иолимерехе иккцкируег хлтнюл грекскриицкю в яоомоторе Паякмевеяе 1 1 1 ! 1 1 1 ! ! 1 1 ! 1 1 1 1 1 1 1 1 l ! ТРанскрипция, Ф ,"~,"„" ~~",' хсцсчхжьлм ьлххлжызлхзххлхсюжьлжя~южжял~~лзб!ЙФуяисгсг,ж. еож е структур. кмх гене и не может осуществить спаривание с областью 2.
Если это происходит несмотря на то, что мРНК еще продолжает синтезироваться, области 2 и 3 должны спариться раньше, чем область 4 начнет транскрибироваться. В результате область 4 остается в одноцепочечной форме. В отсутствие терминаторной структуры шпильки РНК- полимераза продолжает транскрипцию, минуя аттенуатор.
Голодание по другим аминокислотам не приводит к такому результату, так как положения, в которых рибосома останавливается, не препятствуют спариванию областей 1 и 2, что в свою очередь способствует образованию структуры шпильки спарившимися областями 3 н 4. Случай с голоданием по глипину показан на рисунке. Единственное исключение представляет аргинин, кодирующая последовательность которого следует непосредственно за кодонами триптофана.
Остановка рибосомы в этом положении также ослабляет терминацию, хотя и менее эффективно, чем в случае ее остановки в кодонах триптофана. В пользу такой модели свидетельствуют свойства мутаций, влияющих на события в аттенуаторе. Большинство мутаций снижают эффективность терминации, способствуя тем самым повышенному выражению структурных генов. Такие мутации подобны мутациям, обнаруженным в других терминаторах. Один класс мутаций элиминирует пары оснований из двухцепочечной области 3:4, что приводит к ослаблению стабильности шпилечной структуры терминатора. Мутации другого типа, ло- ! ! - ! ! 02 Рис. 15.5 Лттенуатор контролирует продвижение РНК-полимсрлзы в область тгр-генов. После инициепии в промоторе (незявисимо от того, имеет ли место безяльняя зкспрессия или депрессия) РНК-полимервзя передвигается в положение 90, где оня остянявливяетс» При постижении ячтеиуяторя в присутствии триптофяня нроисходкт терминяния с вероятностью, достигеюглей примерно 90 к с освобождением лнлерной РНК размером \40 пяр оснований.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
