Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 94
Текст из файла (страница 94)
У мутантов, утративших активность Ок 1, один димер репрессора, связанный оператором с Оа 2, может подавить инициирование транскрипции в промоторе Рк, но стимулировать ее в промоторе Рм. Сайт Ок 2 только на одну пару оснований расположен ближе к стартовой точке промотора Рк, чем к стартовой точке промотора Рм; тем не менее различия в наблюдаемых эффектах столь значительны. Но что произойдет, если днмер репрессора свяжется с оператором Ок3? Этот сайт перекрывается с сайтом связывания РНК-полимеразы в промоторе Рм.
Таким образом, если концентрация репрессора становится достаточно большой, чтобы занять оператор Ок3, транскрипция гена с1 предотвращается, Это в свою очередь приведет к уменьшению концентрации репрессора; в результате оператор Ох 3 становится свободным, и аутогенный цикл может быть опять пущен в ход, так как оператор Оя 2 остается занятым. Этим обеспечивается механизм, предотвращающий накопление репрессора в слишком болыпой концентрации. (Однако концентрация репрессора в лизогенных бактериях не является достаточно высокой для достижения такого эффекта. Поэтому его значение 1п что остается неясным.) Формально репрессор является аутогенным регулятором свое| о собственного выражения, который функционирует как положительный регулятор при низких концентрациях н как отрицательный — при высоких.
В сайтах 1 н 2 операторов 01 и Оа были найдены внрулентные мутапии. В обоих случаях наблюдается изменение состава оснований. Эти мутации варьируют по степени внрулентности — в зависимости от степени уменьшения сродства сайта связывания с репрсссором н от взаимоотношения поврежденного сайта с промотором. В соответствии с выводом о том, что операторы Ок 3 и Оь 3 обычно не связываются с репрессором, в этих сайтах не обнаружено вирулентных мутаций.
Как запускается синтез репрессора'? Контролирующая система, поддерживающая лнзогепное состояние, представляет собой парадокс. Присутствие белка-репрессора необходимо для его собственного синтеза. Это объясняет, как сохраняется лизосенное состояние. Однако как осуществляется первоначальный запуск синтеза репрессора? Прн проникновении ДНК фага лямбда в новую клетку-хозяина бактернальная РНК-полнмераза не способна транскрибнровать ген с?, так как в клетке отсутствует репрессор, способствующий ее связыванию с промотором Рм. Но то же отсутствие репрессора означает, что промоторы Рк и Рг оказываются доступными.
В результате первым событием при внедрении ДНК фага лямбда в бактернальную клетку является транскрипция генов Х н спь Затем под действием белка рХ транскрипция захватывает последующие области. В результате ген с111 (и другие гены) начинают транскрибироваться в процессе левосторонней, а ген с1! (и другие гены) — в процессе правосторонней транскрипции (см. рис. 16.6). Гены сП н сП? подобны гену с! в том отношении, что мутации по этим генам вызывают образование прозрачных бляшек.
Но существует и различие между этими генами. г? -мутанты не могут нн установить, ни поддерживать лнзогенное состояние. В случае гП - н с)Н мутантов установление лнзогении сопряжено с определенными трудностями, но, если уж лизогення установдена, они способны поддерживать это состояние с помощью той же аутогенной системы, которую мы уже обсуждали.
Из этого следует, что гены с11 и сП1 вовлекаются в процесс как регуляторы, продукты которых нуж- 16. Лнтический каскад и лизогенная репрессия 'гв о„! о„з Оа2 !чдх Очэ Оа2 Оа! рис. !6.!2, Взаимодействия между димерами репрсссора и РНК-полимеразой контролируют использование трех нромоторов в правой коитролируюшей области фага лямбла. ж В случае лизогениа днмер реирессора контактирует с нромоторами 0 2 и 0 !.
блокируя выражение генов через промотор Р . но стимулирун исиользование иромотора Рьх. Б. Димер, связанный с оператором Ои!, взаимодействуе~ с димероы, связанным с онератором Ои2. однако связывание в оисраторе 0 3 нвяяется независимым. При занятости всех трех саитов ни Ра. ни Р „ не исиользуются В. Если оператор Ои ! иовре;клен мугаиией, димеры, связанные с Ок2 и Оиз, могут взанмодейсзвовать. В зто:и случае не могут использоваться ниР,ниР ны для альтернативной системы синтеза репрессора.
Данной системе необхолимо люлько инициировать выражение гена и! для того, чтобы обойти неспособность аутогенной системы начать синтез с)е пото. Между генами сто и сП имеется другой промотор, называемый Ре или иногда Рке. (Буква «Е» указывает на его использование для установления рспрессора- гергеззог езгаЫззйшеп!.) Этот промотор может узнаваться РНК-полимсразой только в присутствии продуктов генов сИ и сП1, которые, следовательно, являются положительными регуляторными белками. Их действие показано на рис.
16.13. Промотор Ре имеет нсобы !ную последовательность, утратившую обе кононические последовательности. Возможно, именно этой нехваткой объясняется его зависимость от !снов сП и гП1. О значении областей — 10 и — 35 для узнавания РНК-полимсразой говорит сущесзвование мутапий гУ. Их эффект подобен эффекту мутаций сП ' и с)П, предотвращающих установление лизогении; однако в отличие от последних они являются чис-действующими, а не транс-действующими. Они распадаются на две группы, локализуюшиеся в промоторе Ре вокруг положений — 35 и — (О.
Следовательно, они являются промоторными мутациями. Согласно существующим предположениям, продукты генов гП,'сП1 могут действовать в сайте — 35, разрешая РНК-полимеразе связываться с сайтом — 10. Транскрнпт промотора Рь содержит антисмысловую последовательность гена сго, который обычно транскрибируется в противоположном направлении (т. е. в направлении от Рк). Антисмысловая последовательность его не транслируется с Ре-транскрипта.
но кодирующая область с1 транслируется очень эффективно (по сравнению со слабой трансляцией Рм-транскрипта, упоминавшейся ранее). В действительности репрессор синтезируется примерно в семь или восемь раз более эффективнее при экспрессии с промотора Ре, чем с промотора Рм Возможность одновременной транскрипции гена в противоположных направлениях довольно долго казалась загадочной. Мы и в самом деле не знаем, что происходит, когда две РНК-полимеразы, двигаясь по направлению дру! к другу, встречаются. Существует предположение, что при этом образуется клубок, блокирующий транскрипцию; однако не исключено, что полимеразы способны каким-то образом, который нам непонятен, продвизаться дальше.
Возможно, что благодаря тому, что промотор Ре сильнее, шо использование подавляет использование промотора Рй; это могло бы объяснить эффект генов сП и сП1, выражающийся в ослаблении экспрессии правосторонних ранних генов. Теперь мы можем перейти к обсуждению вопроса о том, как устанавливается лизогенное состояние при новой инфекции. На рис.
16.14 представлены обобшенныс данные. Показаны первоначальные стадии, включающие транскрибирование генов )ч' и его и распространение этой транскрипции под действием белка р!ч на гены сП и сШ. Далее присутствие продуктов генов сП)сШ позволяет использовать промотор Ре для транскрипции, проходящей через ген г1. С этого транскрипта в больших количествах синтезируется белок-репрессор.
Он немедленно связывается с операторами Ое и Ой. Присоединение репрессора выключает выражение всех фаговых генов путем непосредственного подавления любой дальнейшей транскрипции, идущей от промоторов Ре и Рй. Происходит остановка синтеза сП- и гП1-белков, которые, будучи нестабильными, быстро распадаются; в результате промотор Рг не может больше использоваться. Таким образом, при включении рассмотренной цепи событий синтез репрессора прекращается.
Однако репрессор теперь находится в промоторе Ок. Это обусловливает включение системы поддержания экспрессии генов с промотора Рм. В результате синтез репрессора продолжается, хотя на этот раз на более низком уровне, типичном для функции Рм. Таким образом, установление лизогении начинается с синтеза репрессора на Часть )Ч. Контроль генной экспрессии у прокариот 2)8 св! д! гро, д! зм !д!од ...1" да дг! с!!гд/г! -пдадукгы дедсгдгю! здесь торый действует в пределах области иммунности.
Он проявляет два эффекта: предотврашает синтез репрессора, действуя на систему поддержания его синтеза, т.е. предотвращает транскрипцию с использованием Рм. Кроме то!о, он подавляет выражение ранних генов, инипинруемое в промоторах Р! и Рк. Это означает, что при вступлении фага на литический путь развития белок Сто обусловливает как предотвращение синтеза рец рессора, так и подавление экспрессии ранних генов. Для выполнения своей функции белок Сго связывается с теми же сайтами, с которыми связывается репрессор. Он также связывается симметрично в этих сайтах, осушествляя контакты, подобные контактам репрессора. Каким образом два белка могут действовать в одних и тех же сайтах, вызывая такие противоположные эффекты? Ответом на этот вопрос служит различное сродство, проявляемое каждым из белков по отношению к определенным сайтам связывания в пределах оператора.
Рассмотрим это на примере наиболее изученного в этом отношении оператора Ок, где белок Сто проявляет оба своих эффекта. Ряд происходящих при этом событий показан на рис. 16.15. Белок Ого имеет более высокое сродство к оператору Ок 3, чем к Ок 2 или Ок !. Таким образом, он первоначально связывается с Ок3. Это подавляет связывание РНК-полимеразы с промотором Рм. Следовательно, первый эффект белка Сто состоит в предотвращении введения в действие системы подцержания лизогенни.
Затем белок Сто связывается с оператором Ок2 или Ок !. Его сродство к этим сайтам одинаково, и кооперативного эффекта не наблюдается. Присутствие этого белка в любом сайте оказывается достаточным для того, чтобы помешать РНК-полимеразе использовать промотор Рк. Это в свою очередь останавливает выражение ранних функций (включая сам ген его). Поскольку продукты гена с)),'сг!! нестабильны, использование промотора Рв полностью прекращается. Так две функции белка Сто нолиосвзью блокируют образование репрессора. Что касается литического цикла, то белок Сто подавляет (хотя и не полностью элиминируст) выражение ранних генов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
