Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Фактор строгого контроля- это фермент, катализирующий реакцию синтеза, в которой АТР используется в качестве источника пирофосфатной группы, присоединяемой в 3'-положение либо 5'-ОТР, либо О)УР. Первый используется в качестве субстрата более часто. Однако рррОрр может быть превращен в ррОрр под действием ряда ферментов. Среди них способными 16. Литический каскад и лизогеииая репрессия 205 Реелинные рибаеаыные белки Глава 16 ЛИТИЧЕСКИЙ КАСКАД И ЛИЗОГЕННАЯ РЕПРЕССИЯ осуществлять такую реакцию дефосфорилировапия являются факторы трансляции ЕЕ-Тп и ЕЕ-О.
Образование ррСрр из рррСрр представляет собой наиболее распространенный путь. Что представляет собой реакция холостого взаимодействия? Оказалось, что мутации в другом покусе, способном вызывать ослабленный тип контроля, лежат в пределах гена белка !.11, входящего в состав 508-субчастнцы, Ои локализован в непосредственной близости от участков А и Р. Строгий ответ может включать ТфС- область тРНК, поскольку мутации в тРНК, особенно те, которые затрагивают эту область, способны влиять на реакцию. Не исключено, что эта область тРНК (локализованная в изгибе 1.-подобной третичной структуры) включается в передачу сигнала о том, что с кодоном спарилась правильная тРНК, позволяя, таким образом, рибосоме приступить к перемещению пептида.
Тот же путь мог бы являться частью цепи событий, ведущих к холостому взаимодействию. Присутствие правильно сцаренной ненагруженной тРНК в участке А может вызвать конформационное изменение в рибосоме; однако, поскольку тРНК не несет аминокислоты, имеет место холостое взаимодействие вместо транслокации полипептида от пептидил-тРНК. Какова роль соединения ррОрр? Оно может служить эффектором, используемым для контроля отдельных реакций, в том числе для подавления транскрипции.
Сообщалось о многих противоречивых эффектах, среди которых выделяются два. Существует специфическое подавление иссис)ссировасснл транскрипции в промоторах оперонов, кодирующнх рРНК. Кроме того, добавление ррОрр замедляет фазу элонгации транскрипции многих нли большинства матриц щ уйго. Объясняется это увеличением остановок фермента. Данный эффект обусловливает общее уменьшение эффективности транскрипции при добавлении ррОрр сп у(гго.
Мы еше не знаем специфичности такого ингибировання, но будет не удивительно, если обнаружатся вариации в степени есо проявления от оперона к оперону, так что одни опероны будут подавляться сильнее других. Интересно, что необычные нуклеотиды используются по крайней мере в двух системах контроля с координирующими функциями общего характера. Оба, по-видимому, являются специфичными для бактерий. Хотя в клетках эукарнот циклический АМР является классическим Некоторые фаги используют для выживания только одну линию поведения.
Инфицируя чувствительную бактерию, они нарушают ее функдин, с тем чтобы обеспечить образование большого числа фаговых частиц-потомков. В результате такой литической инфекции бактерия-хозяин погибает. В процессе типичного литнческого цикла фаговая ДНК (или РНК) проникает в клетку бактерии-хозяина, ее гены транскрибируются в установленном рррп ~ -атр б мб ч гаме «а рррпрр н- р р«П + Атр фекгареграгага кангралл ррцрр + р Рис. 15.!" Фактор строгого контроля каталнзнрует синтез рррОрр н ррОрр; рнбосомные белки способны дефосфорнлпровать нуклеотнд рррОрр, превращая его в ррйрр.
вторым посредником, не имеется никаких данных о том. что он играет какую-либо роль в специфическом контроле инициирования транскрипции. Интенсивные исследования, связанные с поиском необычного нуклеотида ррОрр у эукариот, окончились неудачей. Рекомендуемая литература Функционирование отдельных оперонов рассматривается в книге Миллера и Резникова [М!!!ег, )(екпдсо?) (Ес)з), ТЬе Орегон, Со1с1 Врг!п8 НагЬог ЬаЬогасогу, Ыесу Хог)с, 19781.
Она включает обзоры: Р!оп — о сгр-опероне (стр. 263 — 302), 1.ее — об аги-опероне (стр. 389 — 4! О), 0е Сгощ)егидд(се, Родоп о циклическом АМР и да(-опероне (стр. 303 — 324). Системы аттенуацни сгр-оперона рассматриваются Яновским (Уопо?б)су, )ч(а!иге, 289, 751-758, 1981) и Платтом (Р!ап, Се!1, 24, 10 — 23, 1981). Данные о функпиях этого оперона были суммированы с точки зрения его последовательности Яновским и др. (Уопоуб)су е! а!и 1чпс.
Ас!с(я Вези 9, 6647 — 6668, 1981). Данные о способе контроля в ого-опероне могут быть найдены в статьях Огдена и др, (Одс(еп ег а!и Ргос. )наг. Асас1. 8сси 77, 3346-3350, 1980) и Ли и др. (Тее ег а!и Ргос. )с(аг. Асас1. Веси 78, 752-756, 1981). Модель аутогеиного контроля синтеза Р-белка пРеДставлена НомУРой и дР. (Асотссга ес а1н Ргос. Ь)ас.
Асас1. Вссн 77, 7084 — 7088, 1980). Данные о строгом контроле наиболее полно представлены в обзоре Галланта (би!!ипс, Апп. Век. Оспе!и 13, 393 — 415, 1979). порядке, генетический материал фага реплицируется, и в результате образуются белковые компоненты фаговых частиц. В конечном счете бактериальная клетка разрушается (лизируется), освобождая зрелые частицы фагового потомства. Однако есть и такие фаги, для которых характерны две формы сусцествования. Они способны воспроизводить себя путем такого же литического цикла, с помощью 206 Часть 1Ч.
Контроль генной экспрессии у прокариот которого обеспечивается быстрое образование большого числа копий фаговых частиц. Однако развитие этих фа~ он может пойти и по другому пути. В этом случае фаговый геном находится в бактериальной клетке в латентной форме, называемой нрофагом. Такое состояние получило название лизогеиня, В лизогенных бактериях профаг интегрирован с бактернальным геномом и наследуется, как любая другая его часть, тем же способом, как и бактериальные гены.
Благодаря наличию профага лизогенная бактерия обладает иммунитетом против инфицирования другими фаговыми частицами того же типа. Поэтому в бактериальном геноме обычно содержится только одна копия профща любого определенного типа. Переходы между лизогенным и литическнм способами существования могут происходить в любом направлении. Если фаг, образованный в литическом цикле, проникает в клетку новой бактерии-хозяина, он может либо повторить лнтический цикл, либо перейти в лизогепное состояние. Выбор зависит от условий инфекции и генотипов фага и бактерии. Профаг может быть выведен из лизогенного состояния с помощью процесса, названного индукцией.
В этом случае он исключается из бактериального генома н образует свободную фа~ овую ДНК, которая затем прохбдит через литический путь развития. Другой тип существования в бактериальной клетке представлен нлазмидами. Это автономные элементы, геномы которых существуют в клетке как внехромосомные единицы. Плазмнды -это самореплицирующиеся кольцевые молекулы ДНК, которые сохраняются в клетке стабильно и в характерном для каждо~о типа плазмид числе копий; иными словами, число их остается постоянным из поколения в поколение. Некоторые из этих элементов также имеют альтернативные способы существования. Они могут находиться либо в автономном внехромосомном состоянии, либо могут быть интегрированы с бактериальной хромосомой и находиться в ней как ее часть, подобно любой другой последовательности.
Такие элементы получили название эписомы. (Следует отметить, что с тех пор, как было дано первоначальное определение, термины «плазмида» и иэписомаа иногда свободно используются как взаимозаменяемые, Поэтому они не всегда точно соответствуют описанному здесь значению.) Подобно лизогенизируюшим фагам, плазмиды и эписомы эгоистически сохраняются в клетках своих бактерий-хозяев и часто препятствуют выживанию в них другого элемента того же типа. Такое явление названо иммунитетом. (Природа плазмидного иммунитета отличается от лизогенного иммунитета.
См. гл. 3Е) ')Р ~ ВЦВФКВ1) '.тэ отдЕльных ", В.й Целью литического развития является образование возможно большего числа фаговых частиц потомства при инфицированни бактериальной клетки-хозяина. Инфекция начинается с прикрепления к бактерии одной фаговой частицы. Икосаэдральные фаги имеют головку, содержащую ДНК, и хвостовой отросток, с помощью которого фаг прикрепляется к бактериальной клетке. ДНК впрыскивается в бактериальную клетку, частица остается вне клетки. Нитевидные фагн имеют стержнеподобпую сгруктуру; их взаимодействие с клеткой бактерии изучено менее полно. Фаговые геномы малы.
В самом деле, как в случае всех вирусов, принципиальным ограничением является необходимость упаковки нуклеиновой кислоты внутри его белковой оболочки. Это обусловливает многое в стратегии вирусной репродукции. Обычно они используют аппарат клетки-хозяина, который вместо того, чтобы реплицировать и выражать бактериальные гены, реплицирует и выражает фаговые гены. Обычно фаговые гены детерминируют функции, обеспечивающие предпочтительную репликацию фаговой ДНК. Эти функции могут бьжь связаны с инициированием репликации нли даже с обеспечением клетки новой ДНК-полимеразой.
Некоторые изменения всегда вносятся в способность клетки-хозяина осуществлять транскрипцию. Они могут выражаться в замещении РНК-полимеразы нли модификации ее способности инициировать или терминировать процесс транскрипции. Результат всегда один и тот же: транскрибируется предпочтительно фаговая мРНК. Что касается белкового синтеза, обычно фа~ удовлетворяется использованием аппарата клетки-хозяина, изменяя его активность в основном путем замещения бактериальной мРНК на фаговую мРНК. Литическое развитие — это процесс, в котором фаговые функции выражаются в определенном порядке. Благодаря этому в соотвезствующий момент имеется нужное количество каждого компонента.
Цикл литического развития можно разделить на две основные части, показанные на рис. 16.1. Ранняя инфекция включает период от момента проникновения ДНК в клетку до начала ее репликации. Поздняя инфекция включает период от начала репликации до конечной стадии лизиса бактериальной клетки с освобождением потомства фаговых частиц. При обычном порядке процесса ранняя фаза связана с образованием ферментов, участвующих в репродукции ДНК. Она включает в себя ферменты, связанные с синтезом ДНК, рекомбинацией и иногда модификацией. Благочаря этим ферментам в клетке накапливается пул фаговых гепомов. В этом пуле геномы беспрерывно реплицируются и рекомбинируют таким образом, что события, происходящие даже в процессе одного литического цикла, имеют отношение к целой популяции фаговых геномов. При наступлении поздней фазы синтезируются белковые компоненты фиговых частиц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
