Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
что мутации Г и 0' оказывают принципиально различное влияние на синтез Р-
галактозидазы. Из перечисленных в таблице 15.1 частичных диплоидов два
первых характеризуются нормальным индуцибельным фенотипом, что указывает
на рецессивный характер мутации 1~. Ген 1+ осуществляет нормальный
контроль экспрессии гена Z+ в случае обоих частично диплоидных генотипов
независимо от того, находится ли ген Z + на той же хромосоме, что и I+,
или на другой. В случае двух по-
Таблица 15.1. Фенотипическое проявление гетерозиготных конститутивных
мутаций в частичных диплоидах, характеризующихся также гетерозиготностью
по мутации в гене р-галактозидазы
Г енотип Фенотип
I~0+Z- Индуцибельный контроль синтеза р-галактозидазы
I+0+Z+
IO+Z + Индуцибельный контроль синтеза Р-галактозидазы
I + 0+Z~
I + OcZ~ Индуцибельный контроль синтеза Р-галактозидазы
I+0+Z+
I+OcZ+ Конститутивный синтез Р-галактозидазы
I+0+Z~
174
Экспрессия генетического материале
следних частичных диплоидов (табл. 15.1), напротив, как мутантный 0е так
и нормальный О + гены оказывают влияние только на ген Z +, рас положенный
на той же самой хромосоме. (В этом случае говорят, чте гены действуют
только в еще-положении, а мутации в таких генах чаете называют цме-
доминантными.) Если на хромосоме, несущей ген Z+ присутствует ген О +, то
наблюдается индуцибельный синтез р-галакто-зидазы, однако, если вместо
него присутствует ген 0е, синтез фермента оказывается конститутивным.
Для объяснения этих наблюдений Жакоб и Моно в 1961 г. выдвинули
предположение о том, что транскрипция генов Z, У и А находите* под
контролем регуляторного участка, названного оператором (ген О +) Они
также предположили, что регуляция транскрипции на операторном участке
осуществляется репрессором, продуктом гена I+. Для репрессо-ра были
постулированы две функции. Одна из них-это связывание с оператором,
подавляющее транскрипцию. Другая-связывание с индуктором. Авторы гипотезы
предположили, что связывание репрессора
репрессора
Инактивированный
репрессор
Молекулы
индуктора
!-Г алактозидаза
Пермеаза
А-белок
Рис. 15.6. Взаимодействие репрессора, индуктора и оператора при регуляции
транскрипции генов лактозного оперона Е. coli. А.
В отсутствие индуктора репрессор связывается с оператором, тем самым
препятствуя связыванию РНК-полимеразы с промотором,
прилегающим к операторной области. Б. Индуктор связывается с репрессором,
инактивируя его, что дает возможность РНК-по-лимеразе связаться с
промотором и начать транскрипцию.
15. Регуляция экспрессии генов у прокариот 175
репрессор
Рис. 15.7. Доминантность гена 1+. В частично диплоидных клетках 1~ /1+
ген I+ обеспечивает достаточно высокую продукцию активного репрессора для
связывания с операторами на обеих хромосомах, тем самым
предотвращая транскрипцию обоих лак-тозных оперонов. Поэтому в таких
частичных диплоидах синтез р-галактозидазы скорее индуцибельный, чем
конститутивный.
с молекулой индуктора вызывает диссоциацию комплекса репрессор -оператор
и тем самым делает возможной транскрипцию (рис. 15.6). Таким образом,
гены Z, У и А вместе с промоторным и операторным участками,
контролирующими их транскрипцию, образуют так называемый оперон. Под этим
понятием подразумевают набор примыкающих друг к другу генов, находящихся
под контролем общего репрессора, действие которого регулируется с помощью
связывания с молекулами индуктора или эффектора. Эта гипотеза объясняет
как рецессивный характер мутаций I ", так и цис-действие гена О (см. рис.
15.7 и 15.8).
Рецессивное проявление мутации 1 ~ в частичном диплоиде, содержащем ген
1+, объясняется просто тем, что ген I + поставляет достаточное количество
молекул репрессора для связывания с обоими операторными участками и
обеспечения индуцибельности синтеза р-галакто-зидазы. С другой стороны,
присутствие аллелей 0'и О* в частичном диплоиде отражается на контроле
транскрипции гена р-галактозидазы, расположенного только на той же самой
хромосоме. В отличие от гена I функционирование гена О не связано с
образованием каких-либо свободно перемещающихся внутри клетки продуктов.
Дополнительные свидетельства в пользу оперонной теории были получены
благодаря открытию "полярных" мутаций. Было обнаружено, что nonsense
(amber)-мутации в гене Z, приводящие, естественно, к утрате р-
галактозидазной активности, часто проявляются и в исчезновении пермеазной
и трансацетилазной активности в клетках с генотипом У+ А +. Nonsense-
мутации в гене У лишающие клетку пермеазной активности, тоже часто
приводят к подавлению трансацетилазной активности в клетках с генотипом А
+. И в то же время эти мутации никак не
176
Экспрессия генетического материала
А
Мутация
Репрессор
Б
Мутантная
хромосома
Репрессор
Рис. 15.8. Цис-действие аллелей гена
0 объясняется влиянием только на собственную хромосому. Ген О в отличие
от гена
1 не кодирует никакого продукта, который мог бы свободно перемещаться
внутри клетки и взаимодействовать с другой хромосомой. А. В гаплоидных
