Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Однако при удалении последних трех Г)-концевых аминокислот способность к некоторым из контактов утрачивается. На основе этого наблюдения была предложена модель, показанная на рис. 16.9, согласно которой основная часть Х-концевой области осуществляет контакты на одной стороне ДНК, тогда как три последние )х)-концевые аминокислоты образуют контакты на противоположной стороне ДНК. Димерная структура рспрессора имеет критическое значение для сохранения лизогенного состояния. Индукция лизогенного профага к вступлению в литический цикл вызывается разрезанием субьединицы рспрессора в области коннектора, между аминокислотными остатками 11! и !12.
(В известном смысле зто соответствует аллостерическому изменению в конформапии, возникающему при инактивацни рспрессора низкомолекулярным нндуктором бактериально! о оперона, — способности, которой не обладает лизогснный репрессор.) При расщеплени!л дглмерные С-концевые домены отделяются от Х-кон!тевых доменов, которые связаны с оператором. Как показано на рис. 16.10, Х-концевые области после этого не обладают уже достаточным сродством, чтобы оставаться связанными с оператором. Они отделяются от ДНК, открывая тем самым путь для литической инфекции.
Таким образом, балансирование между лизогенией и литическим циклом зависит от концентрации репрессора. Интактный репрессор находится в клетке в концентрации, достаточной для обеспечения занятости операторов. Но, если репрессор расщепляется, его концентрация становится малой нз-за низкого сродства отделенных )9- концевых доменов к оператору. Слишком высокая концентрация репрессора делала бы невозможной индукцию литического никла таким способом; слишком низкий уровень, естественно, делает невозможным сохранение лизогенного состояния. Репрессор связь!Вастся кооперативно в каэкдоеи !лиера.!торе Каждый промотор содержит три сайта связывания с репрессором, как это можно видеть на рис.
16.11. Каждый сайт связывания представлен последовательностью из 17 пар оснований, проявляющих частичную симметрию относительно осн, проходящей через центральную пару оснований. Никакие два из шести отлсльных сайтов связывания с репрессором не идентичны по последовательностям. Однако все они соответствуют канонической последовательности. Связывающие сайты внутри каждого оператора отделены спсйссрами из 3-7 пар оснований, которые богаты А — Т-парами оснований. Сайты в каждом операторе пронумерованы, гак что Ор имер» жми ~ канцевме бяеатн внемяеюсся а м~юм ) Рнс. !6.!О. Рспрессор образует днмеры, связывдюшнеся с оператором. Сродство !Ч-концевых ломенов рспрсссора с ДНК контролируется днмеризанней С-конневых доменов. 16.
Литнческий каскад и лизогенная репрессия 215 суч суе туч ты зм меу нн аеяок-Ре Рмеор Длдаддддядадаадацлррр е!мРнк Учмчок еаиаммиии РйкоолимеРмч~ !Рмй а„з сия о. а я я тттсттттттатастсдтдсаттдддтсрдтхдсс~дтдтсрддсдсса~дстдтттпдсстста~дуссттасдта Аддсддддддсдссдатд тасдд у утд~ф~ ссстдлт; м ~фас~~пяйдтдд~~~дссддсатдс )учаечокеаиамеа ия РНК-яолимерчеы !РН! ем .мРНК РРРАЦа О„з ой от сдадт~кссдтсЧЙЧИйытйдтстст~~рад!да 1дссдст усдасдсмсд стст~д~ссдстд т~рссе~куатдтт ссдстм Астсататдат И-мРНК РРРАЦСД Рнс. !б.!!. Каждый оператор содержат трн сайта связывания репрессора, перекрывающиеся с сайтом связывания РНК-полимера вы. Орнеиташуя О изменена на обрачнуич против обычной е целью обце~ чения сравнения е Ок содержит серию связывающих сайгон Ор 1 — Оя 2.
Ок 3, а Ог содержит серию От 1 01 2 — 01 3. В каждом случае сайт 1 лежит ближе к стартовой точке транскрипции в промоторе, чем сайты 2 и 3. Каким образом репрессор определяет, в каком сайте начать связывание, сталкиваясь с такой трипликацией связывающих сайтов в каждом операторе? В каждом операторе сайт 1 имеет более высокое сродство (примерно в 10 раз) к рспрессору по сравнению с другими сайтами. В результате репрессор всегда связывается сначала с Оь! или Он 1. Так, при низких конпентрациях репрессора тп уиго от действия нуклеаз в каждом операторе защищается фрагмент длиной около 25 пар оснований.
Фрагмент соответствует !7 парам оснований сайта 1 плюс нескольким соседним нуклеотидам. При увеличении концентрации репрессора защищается фрагмент из 50 пар оснований, соответствующий операторам 01 ! — Ос 2 или ОК1 — Оя 2. Для связывания с сайтом 3 требуются большие концентрации репрессора, но, если это достигается, оказывается защищенным фрау мент нз ХО пар оснований, соответствующий полному оператору. Определение точек контакта с репрессором в каждом сайте связывания позволило предположить, что он связывается симметрично, так что каждый )з)-концевой домен димера контактирует с одинаковым набором оснований.
Следовательно, отдельная )д)-концевая область контактирует лишь с половиной связывающего сайта. Участок сайта связывания, с которым осуществляется контакт репрессора, показан на рис. !6.!1 (затененный). В двухцепочечной спиральной ДНК точки контакта лежат в основном вдоль большой бороздки на ДНК. Некоторые связывающиеся с ДНК белки могут присоединяться к ДНК таким же способом. Общие свойства трех таких белков приведены в табл. 16.1. Несмотря на то, что каждый белок функционирует как димер, по своей общей организации они различны, так как у репрсссора фага )ч ДНК-связывающая облас~ь находится на )ч)-конце, у белка БАК вЂ” на С-конце, а белок Сто содержты только один домен. Однако в каждом случае активная область содержит некие короткие участки а-спирали, образующие центр контактов с ДНК.
Модель двуспиральных контактов предсказывает, гго каждый мономер содержит область )названную и-спираль-3) из 9 аминокислот, которая лежит под углом к предшествующей области из 7 аминокислот, образующей и-спираль-2. У димера две противоположно направленные области а-спираль-3 находятся на расстоянии 34 А; они,могли бы разместиться в соседних больших бороздках ДНК. Области и-спираль-2 лежат под углом и поэтому они могут располагаться поперек бороздок. Последовательности этих двух областей частично гомологичны у нескольких белков, связывающихся с ДНК, в том числе у БАК, )ас-репрессора и нескольких фаговых репрессоров.
Контакты между срспиралью-3 и ДНК осуществляются с помощью водородных связей, устанавли- Тяблннн 1б.! Областн регуляторных белков, ответственные за сннзынанне с ДНК, могут представлять различные участкн этих белков 216 Часть (У. Контроль генной экспрессии у прокариот васмых между боковыми аминокислотными цепями и выступающими парами оснований. Различия в аминокислотах обусловливают, по-виднмому, специфичность отдельных белков. Контакты и-спирали-2 н ДНК осуществляются с помощью водородных связей, устанавливаемых с фосфатным остовом. Наряду с этими контактамн большая часть обшей энергии взаимодействий с ДНК обеспечивается ионнь!ми взаимодействиями с фосфатной основой, которые не зависят от последовательности ДНК.
Репрессор связывается с каждым оператором кооперативно. Сначала репрессор-димер связывается с сайтом 1 нз-за большего сродства с ним. Однако присутствие димера в сайте 1 приводит к сильному повышению сродсзва второго димера к сайту 2. Если оба сайта (1 и 2) заняты, такое взаимодействие не распространяется дальше на сайт 3. Из этого следует, что при концентрации рспрессора, обычна обнаруживаемой в лизогенных бактериях, в каждом операторе заняты сайты 1 н 2, а сайт 3 не занят, Если сайт 1 оказываезся неактивным (в результате мутапии), тогда репрессор кооперативно связывается с сайтами 2 и 3. Следовательно, связывание в сайте 2 облегчает связывание другого димера в сайтс 3. Такое взаимодействие происходит непосредственно между днмерами репрессора, а не через конформационные изменения в ДНК.
Вероятно, область коннектора первого репрессора таким образом ориентирует С-концевые области димера, что они контактируют с С-концевыми областями второго димера (который поэтому лежит в таком положении, что не может способствовать присоединению третьего димера). Исходя из последовательностей, приведенных на рнс. 16.11, можно видеть, что 01 1 и Ок! лежат более или менее в пентре сайтов связывания с РНК-полимеразой — Рг и Рк соответственно.
Занятость сайтов операторов Оь| — Оь2 и Ок1 — Ок2, таким образом, полностью блокирует доступ РНК-полимеразы к соответствующему промотору. Взаимосвязь иного типа существует между оператором Оа и промотором Рм, используемым при транскрипции гена сй Сайт связывания РНК-полимсразы расположен рядом с оператором Оа 2. Это делает понятным, каким образом репрессор аутогенно регулируез свои собственный синтез. Если два димера связаны с операторами Оа! — Оа2, днмер, находящийся в операторе Оа2, взаимодействует с РНК-полимеразой, вероятно, посредством взаимодействий белок — белок.
В отличие от взаимодействия между репрессорами этот эффект обеспечивается аминоконцевым доменом, который может стимулировать использование промотора Рм, даже находясь в состоянии независимого фрагмента. Этн и другие взаимодействия в Оа)Ра иллюстрированы на рнс. 16.12. Следует отметить, что, поскольку именно оператор Ок2 должен быть занят репрессором-димером, чтобы способствовать связыванию РНК-полнмеразы с промотором Рм, может оказаться, что кооперативная зависимость ог димера, первоначально связывающегося с Оа1, играет важную роль в поддержании аутогенного цикла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
