Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 92
Текст из файла (страница 92)
через всю область поздних генов, переходя в область. расположенную за ними. Подобное же событие происходит прн транскрипции задержаннорацннх генов, идущей влево, которая продолжается после генов с рекомбинационными функциями. События транскрипции, идущие в каждом направлении, вероятно, заканчиваются раныпе, чем может произойти столкновение полимераз. Лизогения поддерживается благодаря аутогенному циклу При рассмотрении литическоуо каскада фага лямбда мы могли вплетен что вся программа запускается в действие путем инициирования транскрипции предранних генов 1у' и его в двух промоторах — Р~ и Рк. Поскольку фаг г(( !б.
Литический каскад н лизогенная репрессия устнноелвнне пилот«ими пигмее«кмй цмкн Появвлнет вкспрвссию сг- Репреосар Спосайствует «ксир«сени лямбда использует антитерминацию для перехода в следуюШую стадию (когда выражаются задержанно ранние сены), те же два промотора продолжают использоваться в течение всего раннего периода. На рис. 16.6 приведена увеличенная карта регуляторной области, на коюрой показано, что промоторы Рь и Рк лежат по обе стороны от гена с1. С каждым промотором ассоциирован оператор (Оь, Ок), с которым связывается белок-репрессор для предотврашения инициирования транскрипции РНК-полимеразой.
Последовательность каждого оператора перекрывается с последовательностью контролируемого промотора. Поэтому часто они описываются как контролирующие области Рь)06 и Рк!Ок. Поскольку литический каскад по своей природе включает несколько последовательных стадий, области контроля содержат «точки давления», в которых регулируется вступление в полный цикл. Затрудняя доступ РНК-полимеразы к промоторам, репрессор предотвращает инициацию литического цикла фаговым геномом. Тот факт, что операторы являются мишенями для действия репрессора, 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Рм улнция Реппнквция йз)5К~Щ2121!14с(пййГЬШР;.
-"" "-,'»."-':1'у«ЧВ«Я~4«ЬФйфФ.Ф)йт(ййййройфКй«4ЙФ.')Гу ! Регуляции 1»О, «г Р го 1л г, ю ') Г с1 )! гю (Г сн Р, УМЮЮЯ~~ЪЯЮб9б~М~ЮЪЮб%%4МЮХУЩМ~ЮЮЮбФ Полокитвпьнь~й Антитерминвтор рм'улятар Репреооар Антире рессор Полокитем,нмй регулнюр Рнс. !6.6. Карта генома фага лямбда.
Вид- но, что гены с родственными функциями сгруппированы в кластеры. Геном содержит около 46 500 пвр оснований. Рнс. 16.5. Системы литичсского каскада и лизогснии фага лямбла взаимосвязаны. бьш обнаружен с помощью вирулентных мутаций, изменяющих последовательность ДНК, которую узнает репрессор, Такие мутации препятствуют связыванию репрессора с О ь или 0 к, что неминуемо приводит к переходу фага на литический путь развития. Вирулентные мутации у фагов эквивалентны оператор-конститутивным мутациям бактериальных оперонов. Репрессорный белок кодируется геном с1.
Мутанты по этому гену не способны поддерживать состояние лизогении и обречены всегда вступать в литический цикл. Это шюлужило основанием для того, чтобы 1.еи получил название «с-гена» (от англ. с!еаг р!аг)не), отражающее фенотип образующихся при инфекции прозрачных пятен. При инфицировании бактериальной культуры фа1ом клетки лизируются, образуя области, которые при посеве культуры на чашку выглядят как бляшки (стерильные пятна). При использовании фага дикого типа небольшая зона таких пятен является мутной, поскольку она содержит клетки, которые не лизировались, так как стали лизогенными.
Мутации с1 предотвращают лизогенизацию: в результате бляшки содержат только лизированные клетки и поэтому оказываются прозрачными. Часть 1'у1. Контроль генной экспрессии у прокариот Это требувттолека РНК-попнмеразу «летки.хозяина Ранние гены Уи сгв транскрибнрумтсл с промоторов РС ира зааерманно ранние Транскрипция продел.
маемлствхме про. моторов, на Чхмвкавя минуя генм Ю н см Эта требует увести» ра длн антитерминацни Поздние гены трммкрнпцня лннцинрувтсл а Р в дуаик1 « продолмаетсн враз все поздние ганы Зта требует улестил Ра дл» антитерминвцнн Геп с1 транскрибируется с промотора Рм, иногда также называемого Ркм, который расположен в его правом конце (см. рис.
16.6). (Буква «М» от англ. тгйпгепапсе — сохранение репрессора). Транскрипция терминируется в левом конце гена. мРНК начинается с кодона А()Сг, который используется для инициирования трансляции; из-за отсутствия обычного сайта связывания с рибосомой мРНК транслируется до некоторой степени неэффективно (гл. 9), образуя лишь низкое количество репрессорного белка. Репрессор связывается независимо с двумя операторами.
Он проявляет одну функцию, находясь в Ою но две функции — находясь в Ок (рис. 16кй). Рнс. 'Кт ДНК фага лямбда в инфицированной клетке превращается в кольцевую; в результате группа поздник генов образует одну непрерывную единицу транскрипции. В От репрессор проявляет эффект, аналогичный тому, который мы уже обсуждали в случае других систем: он предотвращает инициирование транскрипции в Рт ферментом РНК-полимеразой. В результате выражение гена М останавливается. Поскольку промотор Рт используется для всей левосторонней транскрипции ранних генов, это действие препятствует выражению всей левосторонней единицы транскрипции. Таким образом литический цикл исключается, оказывается «загнанным в тупика раньше, чем он может начаться. Связывание репрессора с оператором Ок препятствует использованию промотора Рк.
В результате экспрессия гена сто и других правосторонних ранних генов оказы- )б. Литический каскад и лизогенная репрессия мвр Рвпрассорв 1 ! $ Мономеры репрнцорз ! ! ! с. РНК Ф ! ооооттоцбцръф~~~зрец.ъърожлоцоц, Рсотцо том тмтпр Г с! ОРРс Репрнкор првлотвращавт санзывзнив РНК- палнмврмы Рс Рм Рвпрессор РнК.попкмвразв прввлтвмшвм свнзывавтсн с Рав свнзь~аание РНК- и транскрнб»- полнмерааы с Рц руст с Г; зто требует присутствии рвпрысора в смежном Оц Лпцинскпц цикл Т Л тРНК РНК.полимарыа инициирует трвнскрипнжо в Рс ваеэ.ся невозможной. )Позднее мы увидим, почему предотвращение экспрессии гена сто имеет такое важное значение для поддержания лизогенного состояния.) Однако присутствие репрессора в операторе Ок имеет также другой эффект.
Промотор для синтеза репрессора, Рм, сцеплен с правосторонним оператором Ок. Оказывается, что РНК-полимераза способна инициировать транскрипцию в промоторе Рм только после того, как репрессор присоединился к оператору Ок. В этом случае репрессор действует как положительный регуляторный белок, необходимый для транскрипции гена с1. Поскольку он на самом деле является продуктом этого гена, то тут действует аутогенный цикл, в котором присутствие репрессора необходимо для поддержания его собственного продолжающегося синтеза. Природа такого контролирующего цикла объясняет биологические особенности лизогеиного состояния. Лизогения стабильна, так как контролирующая система обеспечивает непрерывное выражение гена с1, пока концентрация репрессора остается достаточной. Это приводит к тому, что операторы От и Ок остаются постоянно занятыми.
В результа~е репрессии все~о литического каскада это ведет к сохранению профага в его инертной форме. Присутствие репрессора объясняет явление иммунитета. Если в лизогенную клетку проникает вторая молекула ДНК фага лямбда, белок-репрессор, синтезируемый геномом ранее интегрированного фага, будет немедленно связываться с операторами От и Ок нового генома. Это препятствует вступлению второго фага в литический цикл. Индукции профага к переходу в литический цикл происходит в том случае, если лизогенная система нарушена. рпс. ! ппй Лизогениц сохраняется благодаря аутогенному циклу (вверху)! при нарушении этого цикла начинается литнческнй цикл (внизу). Г РНК полимервза не может нницинро. РНК иолим враз а вате транскрипцию а Ры н пннциирув отсутствие Рапрессорв трвнскрипц и з Рл ;РМЦЫЪЪЦОЭОСБЦЗСОХыЮМ:.Сц'ттп 'ОЦУ ы ° .РНК Это случаешься при инактивации репрессора, присутствующего в клетке.
Аутогенная природа цикла предопределяет высокую чувствительность огне~а. Во-первых, отсутствие репрессора позволяет РНК-полимеразе связаться с промоторами Рт и Рк и начать литический цикл, как это показано на рис. 16.8. Во-вторых, так как присутствие репрессора необходимо для его собственного синтеза, выражение гена г1 останавливается, как только сушествуюший репрессор разрушается.
Это препятствует дальнейшему синтезу репрессора, способного заместить поврежденные молекулы. В результате может начаться литнческий цикл без каких-либо вмешательств со ст.ороны системы, подцерживающей лизогению. Область, включающая левый и правый операторы, ген с1, кодирующий репрессор, и ген сто, копирующий другой регуляторный белок, определяет иммунитет фага.
Это значит, что любой фаг, обладающий такой областью, проявляет тот же тип иммунитета, так как эта область определяет репрессорный белок и сайты, на которгяе действует репрессор. Поэтому она получила название области иммуниести, Если мы говорим, что лизогенизирующий фаг вызывает иммунитет к любому лругому фату того же типа, мы имеем в виду, что иммунитет проявляется к любому другому фату, имеющему ту же область иммунности (безотносительно от различий в других областях). Рснрсссор — димср с различными доме) т а мы Репрессор фага лямбда функционирует как мульти- мерный белок с различными доменами.
Субъединипа репрессора представляет собой полипептид с мол. массой 214 Часть 1зс'. Контроль генной экспрессии у прокариот Зед м ! Передняя с оран» ! схороня Рнс. !6ть Большая часть контактов реирессора устанавливается на одной стороне ДНК, а его !х1-концы контактируют с другой с гороной. 27000 дальтон, которая димеризуется в растворе.
Х-концевой домен, простирающийся от 1-го до 92-го аминокислотного остатка, соответствует сайту связывания с опера~ором. С-концевой домен протяженностью от 132-го до 236-го аминокислотного остатка ответствен за образование лимеров. Два этих домена соединены коннектором из 40 аминокислотных остатков. При расщеплении выделенного белка протеазой оба домена освобождаются в виде фрагментов, относительно устойчивых к дальнейшей деградации. Каждый домен способен выполнять свою функцию независимо от дру!ого. С-концевой протеолитический фрагмент способен образовывать олигомеры.
Х-концевой фрагмент способен связаться с опсраторамн, хотя и с более низкой эффективностью, чем интактный репрсссор. Таким образом, информация для специфически контактирующей ДНК содержится в пределах !й-концевого домена, но (так же как в случае с !аг-репрессором) эффективность процесса повьппается прн присоединении С-концевого домена. Вероятно, это происходит из-за способности интактного репрессора димеризоваться, что обеспечивает одновременное связывание с ДНК его двух 7ч-концевых доменов. Выделенная сч-концевая область осуществляет те же контакты с ДНК, как и интактный репрессор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
