Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 86
Текст из файла (страница 86)
Рибосомы утрачивают способность связываться в этих сайтах (инактивироваться) при присоединении определенной аминоацил-тРНК, которая благодаря этому выступает эквивалентом корепрессора. Репрессия может имегь место для множества локусов Белок-репрессор гтр-оперона действует не только в операторе ггр-оперона; он репрессирует также транскрипцию двух других покусов. Ген атоН кодирует один из трех ферментов, катализирующнх начальную реакцию в общем пути биосинтеза ароматических аминокислот. Его выражение репрессируется триптофаном через активацию гтр-репрессора.
(Другие ферменты, кодируемые генами агоГ и ато6, репрессируются другими регуляторными белками.) Значение таких типов контроля состоит в распространении регуляторной сети не только на пути, связанные с завершением синтеза различных ароматических аминокислот, но и на предшествующие стадии, в процессе которых синтезируются продукты начальных этапов данного пути.
Регуляторный ген гтрд репрессируется своим собственным продуктом — гтр-репрессором. Следовательно, белок-репрессор действует, снижая и свой собственный синтез. Такой цикл может служить примером аутогенного контроля. Мы увидим, что подобные циклы весьма распространены в регуляторных и других генах и могут осушествлять как негативный, так и позитивный контроль. Наиболее распространен негативный аутогенный контроль; в этом случае белок ингибирует свой собственный синтез, так что его содержание в клетке саморегулируется. В тех случаях, когда содержание данного белка становится слишком высоким, дальнейшее образование репрессора предотвращается, так как белок подавляет транскрипцию своего собственного гена.
Если же содержание репрессора падает, белок оказывается не способным подавлять свой собственный синтез; в результате возобновляется транскрипция, содержание белка восстанавливается. (В случае позитивного аутогенного контроля белок способствует своему собственному синтезу; как будет видно в гл, 1б, этот тип связи обеспечивает включение!выключение экспрессии генов.) Родственная последовательность оператора протяженностью свыше 21 пары оснований имеется в каждом из трех локусов, в которых действует гтр-репрессор. Нуклеозидная последовательность этих операторов приведена на рис. 15.11. Каждый оператор содержит последовательности со значительной (но нс идентичной) двойной симметрией. По-вилимому, особенности, характерные для всех трех операторов, отражают наличие точек, существенных для контактов с гтр-репрессором. Это делает 197 15.
Системы контроля: средства регуляции оперонов мм. ив - иь. и . чвь му мв- уь бву мч мп- ьвп. мп мп имиьв ив чвьич.бвуучвчвв.чвьбмбвумвбм-ип мвв. суп иув- ив бву. уьу увв ивеьу.зъу-тьуиь. тм.:рв,зчу, тьв бву-иввпбву.иввбву .: уьг ммуьпиь. мвпьмиччп1апивп ьмчвьчвьуьевучмчмчмам4вим вупи всувбвчм-иьчв,бичиибьаувиь иа,ч мву уьв-ич.чвв бвп.гьп ьув иь.вив.иь.
ип"иь.иь»и чвв-хм ьиви ' мвп ьув иь ив. увв ими мвюнппму иьп мвеиьетм уьв ге Рис. 15.Н) Последовательности лялериых пептидов оперонов, контролирующих биосинтез аминокислот, содержат множество колонов ляя аминокислот, регулирующих опером. понятным, как один белок-репрессор действует в нескольких покусах: каждый локус имеет копию специфической нуклеотидной последовательности, узнаваемой репрессором 1точно так же, как каждый промотор содержит специфическую последовательность, характерную для других промоторов).
Отличительной особенностью таких разбросанных операторов является их различная локализация относительно стартовой точки в каждом локусе. На рис. 15.11 показано, что в триптофановом опероне оператор расположен между нуклеотидами — 23 и — 3, тогда как в угря лежит между нуклеотидами — 12 и + 9, а в локусе атоН находится дальше от начала транскрипции, располагаясь между нуклеотидами — 49 и — 29. Мы уже видели, что разные репрессоры связываются в сайтах, локализованных в различных участках в пределах промоторов или сцепленных с ними областей. Тот факт, что один и тот ивсе репрессор оказывается эффективным в различно расположенных операторах, подтверждает вывод, что репрессия представляет собой способ блокировать доступ к промотору.
Арабинозный оберон находится под двойным контролем До сих пор мы имели дело с системами, которые можно формально охарактеризовать как примеры положительного или отрицательного контроля. Однако система контроля арабинозиого оперона не укладывается ни в одну из этих категорий. Этот оперон регулируется с помощью белка, взаимодействующего с контролирующим сайтом в промоторе, однако регуляция проявляет черты как отрицательного, так и положительного контроля.
Отдельные гены контролируются как часть этой системы. Организация системы контроля арабинозного оперона показана на рис. 15.12. Основная группа генов кодирует трн фермента, превращающие 1.-арабинозу в О-ксилулозу-5-фосфат. Они являются продуктами генов агаВАВ, транскрибируемых в полицистронную мРНК в указанном порядке.
Два несцепленных гена агаЕ и агог", кодирующие белки мембраны и периплазмы соответственно, которые участвуют в поглощении арабинозы, подвержены той же регуляции, что и гены егоВА0. Иногда систему, объединяющую разобщенные гены общим контролем, называют регулоном. Ген агаС является регуляторным. Он локализован перед промотором генов огоВАВ и транскрибируется в направлении, противоположном направлению транскрипции группы генов агаВА0. Следовательно, область между генами агаВАР и огаС должна содержать два промотора в противоположной ориентации.
В них инициируется так называемая дивергентная транскрипция. В гене агаС были обнаружены как неиндуцибельные, так и конститутивные мутации. Делеции или нонсенс-мутации вызывают образование неиндуцибельного агаС типа, который является рецессивным по отношению к атаС+.
Такая взаимосвязь характерна для системы положительного контроля, в которой огиС кодирует белок, активный только в присутствии арабинозы и необходимый для того, чтобы РНК-полимераза могла инициировать в промозоре транскрипцию. Однако конститутивные мутации агоС также рецессивны по отношению к агаС Такое положение характерно для системы отрицательного контроля, в которой агаС кодирует белок-репрессор, инактивируемый арабинозой (подобно тому, как в )асопероне). Как разрешается ~акой генетический конфликт? На рис.
15.13 изображена модель. Ген агаС кодирует белок-репрессор, исходно названный Р1, а впоследствии — С"'Р. Этот белок связывается с контролирующим сайтом, предотвращая транскрипцию генов ага. Функция арабинозы сводится к связыванию с репрессором в качестве малых молекул индуктора. До этого момента имеет место типичный отрицательный контроль. Но связывание с арабннозой не только инактивирует способность репрессора присоединяться к оператору. Вместо этого репрессор превращается в белок-индуктор, который первоначально был назван Р2, а теперь известен как С 'вие Его связывание с промотором необходимо для включения транскрипции. Это уже характерно для положительного контроля.
Сложная ор1 анизация ре1.уляторной области ага-оперона Две формы белка С должны иметь различные сайты связывания в контролирующей области ага-оперона. Они были идентифицированы с помощью вес-мутаций. Оператор агао определяется обычным способом, как сайт, в котором происходит связывание С"Р. Инициатор, ога1, Часть 1Ч. Контроль генной экспрессии у прокариот 198 н асса го тор~а'ай,а)АТТААТ Область оляоятооя ол тссас даат ттдт а А ТАТВССг рпс, 15 11 сгр-Репрессор узнает операторы в трех покусах. Вертикальные линии ооахвотствуют «онсярввтивным ооновнниям в апврягорвх. Стрелками показаны области двойной симметрии Прямоугояьниками обознячоны канонические посллдоввтольности пуюмоторв (о хо- характеризуется как сайт, участвующий в инициировании транскрипции, Он содержит сайт связывания с белком Сю~. Примерное расположение этих сайтов показано на рис.
15.13. Контролирующая область ага-оперона расположена между стартовыми точками двух дивергентно транскрибирующихся единиц (агаС и агаВА)3). Разделяющее их расстояние соответствует только !47 парам оснований. Два промотора занимают значительную часть этой области. Наряду с сайтами, связывающими белки С'вп и Спм', в этой области должен также находиться по крайней мере один сайт связывания с регуляторным белком БАК (гл.
11), так как обе единицы транскрипции являются зависимыми от комплекса БАК циклический АМР. Схема, представляющая современный взгляд на расположение рву уляторных элементов относительно друг друга, приведена на рис. 15.14. Очистка белка С позволила идентифицировать непосредственно последовательность ДНК, с которой связывается каждая из форм белка.
Белок представляет собой димер из идентичных субъединиц с мол. массой 33000 дальтон. Он может быть получен в С"Р-форме при связывании с антииндуктором О-фукозой. Он существует в Сю -форме, если связывается с арабинозой. Эксперименты с использованием метода «отпечатков пальцев» показывают, что в любой форме он перекрывает около 38 пар оснований ДНК.
В форме С"Р он связывается только с областью, расположенной между основаниями — 44 и — 106 относительно стартовой точки оперона агаВАВ. В форме С'" он сохраняет некоторое сродство к этому сайту, но связывается преимущественно в области, расположенной между иуклеотидами в положениях — 78 и — 40. Таким образом, превращение белка из одной формы в другую сопровождается переключением его связывания из области, представленной 38 парами оснований, центр которой находится на 125-й паре оснований против хода транскрипции, в облазь, центр которой расположен в 59-й паре оснований, отсчитываемой против хода транскрипции от стартовой точки. По аналогии со свойствами других связывающихся с ДНК белков такое переключение может осуществляться путем вытеснения. Белок БАК (в случае активации циклическим АМР) ' С-от англ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
