Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Более специализированная система регулирования транскрипции путем блокирования отдельных оперонов описана у колифага X.
В главе V при рассмотрении феномена трансдукции уже описывались умеренные вирусы, способные на длительный период переходить .в состояние так называемого провируса. При этом хромосома вируса включается в хромосому зараженной клетки и со-
храняется там в течение неопределенно большого числа генераций последней. Естественно, редупликация провирусной ДНК происходит в том же режиме, что и редупликация хромосомы хозяина. Собственные гены, способные обеспечить высокий темп размножения свободной ДНК фага, должны быть заторможены, если она интегрирована в геном хозяина. Это обеспечивается специальным . белковым репрессором, который вырабатывается под контролем хромосомы самого фага. Очевидно, временный переход вируса в провирус выгоден для существования этого микроорганизма как вида, и эволюция выработала механизм, обеспечивающий этот процесс. В настоящее время белок-репрессор фага К выделен и очищен. Один из методов решения труднейшей задачи выделения и очистки репрессора, содержание которого в клетках ничтожно, был основан на том, что при взаимодействии с ним ДНК фага X теряла сродство к целлюлозе. Он оказался кислым белком, состоящим из нескольких идентичных субъединиц с молекулярным весом 26000—28000 (Ptashne, 1967; Bretscher, 1968). Специфичность его взаимодействия с ДНК А,-фага очень велика. Он присоединяется только к участкам, на которых начинается транскрипция оперона Х-фага, ответственного за синтез белков, определяющих возможность самостоятельной редупликации фаговой ДНК. Специфичность взаимодействия иллюстрируется также неспособностью репрессора связываться с ДНК близкородственных коли-фагов. Присоединившийся репрессор нарушает взаимодействие с РНК-полимеразой (Hayward, Green, 1969). Пока не совсем ясно, можно ли приравнивать области связывания Я-репрессора (их две) к оператору, описываемому далее при рассмотрении регуляции у бактерий. Изучение столь специфического репрессора транскрипции белковой природы имеет особенное значение в сочетании с данными о свойствах аналогичных репрессоров в бактериальных системах регуляции, речь о которых пойдет в следующем разделе.
У ДНК-содержащих Т-четных колифагов, наиболее сложно организованных вирусов бактерий, предполагается еще одна система, регулирующая последовательность транскрипции ДНК.
В главе II, где рассматривалась структура РНК-полимераз Е. coli, уже упоминалась особая роль субъединицы а или, как ее еще называют, a-фактора, ст-субъединица является сменным компонентом РНК-полимеразы, сравнительно легко отделяющимся и in vitro, и in vivo. Именно она обусловливает специфическое сродство РНК-полимеразы к определенным зонам ДНК, где инициируется синтез РНК,— промоторам. В течение первых двух минут после инициирования кишечной палочки фагом Т4 его ДНК транскрибируется РНК-полимеразой клетки хозяина. Последняя способна транскрибировать лишь небольшую часть генома фага, ответственную за синтез белков, которые необходимы для обеспечения самых ранних этапов развития фага. Другие области ДНК бактериальная РНК-полимераза, несущая бактериальный a-фактор, неспособна считывать (Schmitt et al., 1970; Witrner,
1971). Это caMajf ранняя стадия (предранняя»—pre early, im-mediat-early) развития вируса после инъекции ДНК в клетку. В числе синтезируемых на этой стадии белков находится, как полагали, фаговый огт-фактор, который далее сменяет бактериальный <т-фактор в РНК-полимеразе хозяина и обеспечивает, таким образом, возможность транскрипции следующих областей ДНК-фага (Burgess et al., 1969; Travers, 1970, и др.). Такой механизм был бы гораздо более экономичным и динамичным, чем синтез целой молекулы новой РНК-полимеразы. Пока, однако, попытки «материализовать» гипотетический новый <гт-фактор, т. е. выделить его, очистить и изучить, не увенчались успехом, и в настоящее время наблюдается некоторое разочарование в отношении описанных выше представлений.
Нечетные колифаги — Т7 и ТЗ — вскоре после инфицирования индуцируют в отличие от фага Т4 образование целой молекулы новой РНК-полимеразы. Эта полимераза высокоспецифична (особенно у фага Т-3) и, что особенно интересно, не обладает четвертичной структурой и состоит из единственной полипептидной цепочки весом около 100000.
Возможно, такой менее экономичный путь переспециализации синтеза РНК отражает более древние этапы эволюции регуляторных систем (Maitra, Huang, 1972). Эти же фаги вырабатывают, наряду с новой РНК-полимеразой, белковый ингибитор РНК-полимеразы заражаемой клетки (Mahadik et al., 1972).
Для другого колифага — % — описана модификация РНК-полимеразы хозяина продуктом, кодируемым одним из генов вируса. Возможно, механизм такой модификации близок к феномену смены a-фактора (Georgopulos, 1971).
Имеются, наконец, указания на существование весьма интересной связи между РНК-полимеразой, индуцируемой фагом Q, и факторами EF-Tu EF-Ts, необходимыми для протекания трансляции (см. гл. IV). Последние входят в число субъединиц фаговой РНК-полимеразы и одновременно являются стимуляторами транскрипции рибосомальных генов (Rigby, 1972).
