Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 95
Текст из файла (страница 95)
Его неполный эффект объясняется тем обстоятельством, что сродство этого белка к операторам Ок! и Ок 2 примерно в восемь раз ниже сродства репрессора. Этот эффект Сто не проявляется до тех пор, пока функпионирование ранних генов не становится более или менее излишним из-за присутствия рО. К этому времени начинается выражение поздних генов фага, и процесс сосредоточивается на образовании потомства фаговых частиц.
высоком уровне. Затем репрессор выключает все другие функции; при этом включается система поддержания, функционируюшая на низком уровне, достаточном для сохранения лизогенного состояния. Мы нс будем сейчас детально рассматривать другие функции, необходимые для установления лизогенно!о состояния, и лишь заметим, что инфицируюшая ДНК фага лямбда должна быть интегрирована с бактериальным геномом (гл. 35). Для интеграции необходимо образование продукта гена !лг, который экспрессируется со своего собственного промотора Р!. Для инициирования транскрипции необходимы продукты генов сП сШ. Последовательность промотора Р! проявляет гомологию с последовательностью Рп.
Функции, необходимые лля установления лизогенного контролирующего цикла, подчиняются тому же контролю, что и функция, физически необходимая для манипулирования ДНК. Таким образом, завершение процесса лизогснизации находится под контролем, обеспечиваюшим осушествление всех необходимых событий в согласованной последовательности, Для литичеекой инфекции неооходим антирецреееор В начале этой главы мы говорили, что фаг лямбда способен вести себя двояко, осушествляя лизогенизацию или вступая на путь литичсского развития. Мы уже видели, что лизогенное состояние устанавливается с помощью программы, обеспечиваюшей запуск аутогенно контролируемой системы сохранения, подавляющей весь литический каскад пдавлениемв в двух точках.
Цикл, связанный с установлением лизогенни, в действительности включает в себя некоторые из тех же событий, которые уже рассматривались ранее в разделе, посвященном литическому каскаду (экспрессия задержанно ранних генов зависит от экспрессии гена Л'). Теперь мы рассмотрим другую проблему. Каким образом фаг вступает в литический цикл развития? До сих пор мы не принимали во внимание роль гена его, кодируюшего другой регуляторный белок, иногда называемый антирепрессором. Данный, регулятор отвечает за предотвращение синтеза белка-репрессора; это в свою очередь исключает возможность установления лизо! енин.
Мутанты сго -типа обычно устанавливают лнзогению, а не вступают на литический путь развития, поскольку они утратили способность переключать события от эксзтргксии репрессора в другое русло. Продукт гена гго представляет собой небольшой белок (размером 9000 дальтон), образующий димер, ко- Рис. !6.!3.
Синтез репрессора запускаегсд в Ра при участии продуктов генов сг! н сШ, которые способствуют инициированию транскрипции, происходящей на антисмысдовой пепи от гена его к гену сд 16. Литический каскад и лизогеииая репрессия 219 треп«крибируютс» Е и пе О ! Ф вЂ” Я.муня Пя т р,гп, Ы Ри Рс хг Регпл г с.мРНК Ф | рк вмполилет роль аититермииатора, в ревультате еега се ге!Р траискрибируюмп глу® Орв 'г Ф Ф л тя л !! Ф Ф Ф гю 6', с) ОЬР сл суп сж действуют в Р р, способствуп иииииаиии траискрипвии в о 3""" Ф Ф ! О Рмрессор свив»васю» с 0 Г и 0 я, бпокируп траискрипиию с р Х и р я; вутогеииап акспрессил иееи автол в рая, гу! у сг!! белки респадвоюл, и Рббопю ие слолюуе\сп ФЯртоарсот ьлз ос фСЯЩабеЯшххЯЯЯйозегтаЕуяйягзвфозс Я Я Яс ю ыОЯ .1 Чувствительный баланс: лизогсний против лизиса Программы лизогенного и литического путей настолько тесно связаны между собой, что невозможно предсказать судьбу отдельного фагового генома, который вводится в клетку новой бактерии-хозяина.
Будет ли антагонизм межлу репрессором и белком Сго разрешен ну~ем установления системы полдержания, показанной на рис. 16.! 4, или путем выключения синтеза репрессора и вступления в позднюю стадию развития. показанную на рис. !6.14? Один и тот же путь следует в обоих случаях вплоть да момента «принятия регпенияя. В обоих случаях включается выражение предранних генов и распространение выражения на задержанно-ранние гены. Различие между ними возникнет при решении вопроса, что присоедини~ся к двум операторам-репрессор или белок Сто. Ранняя фаза, в течение которой принимается решение, имеет ограниченную продолжительность в любом случае.
Независимо от того, какой пуп будет выбран фатом, экспрессия всех ранних генов будет предотвраузуаться, когда промоторы Рь и Ря репрессированы, а в результате ис- Рнс !6.!4. Лля установления лизогении необходима каскадная регуляция, но затем зта система выключается и заменяется аутогснной системой, сохраняющей репрессор. чезновения продуктов генов с!! и с!!! будет прекрашено образование репрессора с использованием промотора Ри. Критическое значение приобретает вопрос: последует ли за прекращением транскрипции, инициируемой в промоторе Рш акзивация промотора Рм с установлением лизогении, или Рм окажется не способным стать активным и регулятор р! ! приведет фаг к литическому развитию? Исходное событие при установлении лизоаении — это связывание репрессора с Оь 1 и Ок 1.
Связывание в первых сайтах будет быстро способствовать кооперативному связыванию другого димера репрсссора с операторами От 2 и Ок2. Это выключит синтез белка Сто и включит синтез репрессора с использованием промотора Рм. Исходным событием при вступлении в литический цикл является связывание белка Сто в операторе Ок 3. Это блокирует систему сохранения лизоаенип на стадии инициирования транскрипции в промоторс Рм, Затем продукт Сто должен связаться с оператором Оя ! или Ок 2 и с Оь! или Оь 2, чтобы подавить выражение ранних генов. В результате выражение генов си и г!!! будет приостановлено, а это, в свою очередь, приведет к пре- Часть 1Ч. Контроль генной экспрессии у прокариот 2 О кращению синтеза репрессора с использованием промотора Рв. Выключение процесса установления репрессии происходит, когда нестабильные белки сП и сП1 распадаются.
Таким образом, существует цепь событий, конкурирующих между собой за одну и ту жс область. РНК-полимераза, репрессор и белок Сто связываются в левой и правой контролирующих областях, используя способы взаимопомоппх или взаимоисключсния. Какой из регула~оров восторжествует, будет зависеть от чувствительного количественного и временного баланса. Флуктуации в согласованности и частоте транскрипции и трансляции в отдельных клетках могут определить, какой из путей последует в каждом случае.
Рнс. 1о.15 Литический каскад требует участия белка Сто, непосредственно предотвращающего подпер:канне репрессорв при использовании промоторв Рм, он также выключает выражение звдержвнно ранних генов, предотвращающих непрямым путем установление репрессорв через промотор Рв. Рекомендуемая литера! ура Основание для такого представления о фаге лямбда детально проанализировано в книге Льюина (Ьею!щ Оепс Ехргезз(оп, 3, Р!аяпкЬ апд РЬайеч, 1оЬп 3Ч1!еу, Хеж г'ог)г, 1978, рр. 274 — 535), в которой приведены также данные о фаге Т4 (рр.
536-681), фатах ТЗ и Т7 (рр. 682 — 723) и других фатах. Фаг лямбда рассматривается также в двух главах книги Миллера и Резникова (ТЬе Орегоп (Мй!ег, йехпйкой; Ег)з.) СоЫ 8рнп8 НагЬог 1.аЬога1огу, !четв Уог(г, !9781: РхозеиЬегд ег а! (рр. 345-371) -о регуляторных системах и Ргаз)хле (рр. 325-343)-о действии репрсссора. Данные о взаимодействии между репрессором и белком Сто были изложены Пташне и др. (Ргахйпе е! а1., Се!1, 19, 1 — 11, 1980). Часть Ч СТРОЕНИЕ ГЕНОМА ЭУКАРИОТ В соответствии с основными положениями современной генетики совокупность признаков организма есть результат взаимодействия всех генов организма и среды, в которой происходит его развитие.
Изменение любого гено, называемое нутацией, приводит к нарушению равновесия этой системы и проявляется как некое свойство организма, обычно аномальное и в некотором отношении худшее по сравнению с организмом дикого типа... Изучение нехваток, т. е. материала, характеризующегося отсутствием одного или нескольких генов, показало, что большинство нехваток оказываются летальными для организма, если они находятся в гомозиготном состоянии. Это указывает на то, что наличие по крайней мере большинства генов необходимо для выживания организма.
Более того, изучение нехваток у О. пзе!апойазсег показало, что многие из них оказываются летальными на клеточном уровне, т. е. даже небольшая группа клеток, расположенных в нормальных тканях, но содержащая гомозиготную нехватку, существовать не может. Из этого следует, что гены активно функционируют во всех клетках и что, вероятно, основная их часть выполняет там весьма важные функции, необходимые для жизнедеятельности клеток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
