Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 15.2. Свойства белков, продуктов генов с! и его фага X
Белок cl Сто
Величина субъединицы 236 аминокислот 66 аминокислот
Активная форма Димер Димер
Относительное сродство к
центрам связывания OrI ~ Or2 > Or3 Or3 > Or2 ~ OrI
Кооперативное связывание Есть Нет
димеров
Негативная регуляция на: Pr и Prm РRM
Позитивная регуляция на: РRM
192
Экспрессия генетического материала
Таблица 15.3. Относительные концентрации белков, необходимые для защиты
различных участков области 0R от расщепления ДНКазой I
Белок Or3 Or2 Or'
cl (нативный димер) 25 2 1
cl (N-концевой домен) 82500 82 500 3 300
Сго 1 8 8
По Johnson A. D.. Meyer В., Ptashne M. (1979). Proc. Nat. Acad. Sci.
USA, 76, 5061.
ное участие С-концевых доменов нативного белка cl в обеспечении
кооперативного связывания димеров с 0R1 и Ок2. Такая кооперативность,
вероятно, играет важную роль в поддержании репрессии профага. Как
известно, связывание белка cl с оператором 0R предотвращает инициацию
транскрипции с промотора PR, но не мешает транскрипции с PRm, благодаря
которой поддерживается необходимый уровень синтеза самого белка cl.
Моделирование процессов связывания дает основания предполагать, что в
результате связывания димеров cl с участками 0R1 и 0К2 один из N-концевых
доменов белка на участке Ок2 может контактировать с РНК-полимеразой,
связанной с PRM (рис. 15.18). Не исключено, что такой контакт может
оказаться необходимым для образования открытого комплекса между
полимеразой и Якм. В этом случае белок cl будет выступать в роли
позитивного регулятора транскрипции с Рш. Обнаружены мутации, изменяющие
отдельные аминокислотные остатки в N-концевом домене белка cl, которые не
сказывались на способности белка связываться с ДНК,
но подавляли его способность к активации транскрипции с PRM. Структурные
исследования белка cl показали, что эти аминокислотные остатки
действительно расположены в области возможных контактов с РНК-полимеразой
(рис. 15.18). Таким образом, при связывании с 0R1 и Or2 белок cl
стимулирует дальнейшую наработку этого белка. В то же время при высоких
концентрациях cl он может связываться также и с участком 0R3 (см. табл.
15.3), что приводит к подавлению транскрипции с PRM. Следовательно, белок
cl, изначально получивший название Л-репрессора, в действительности может
играть как позитивную, так и негативную роль в регуляции своего
собственного синтеза и в то же время служить негативным регулятором
транскрипции с промотора PR.
Эксперименты по защите от расщепления ДНК в присутствии белка Сго
показали, что этот димерный белок при низких концентрациях связывается
преимущественно с 0R3, а при высоких концентрациях может связываться
также с 0R2 и
Рис. 15.18. Схема, иллюстрирующая связывание двух димеров репрессора фага
X с участками 0R 1 и 0R 2. N-концевой домен субъединицы репрессора,
расположенной с левого края, контактирует с РНК-полимеразой и облегчает
инициацию транскрипции с Prm. (Courtesy of Leonard Guarente, Jeffrey S.
Nye, Ann Hochschild, and Mark Ptashne, Biochemistry Department, Harvard
University)
15. Регуляция экспрессии генов у прокариот
193
0R1, не проявляя кооперативности в связывании димеров с соседними
центрами связывания (см. табл. 15.3). Это позволяет считать, что в
физиологических условиях in vivo белок Сго связывается только с 0R3,
блокируя транскрипцию с Prm> но не препятствуя инициации транскрипции с
промотора PR. Таким образом, альтернативная транскрипция с промоторов PR
или PRM контролируется относительным содержанием белков Сго и cl и
особенностями их специфического взаимодействия с центрами связывания в
области 0R.
Молекулярные основы узнавания регуляторными белками определенных участков
ДНК удалось во многом прояснить благодаря кристаллизации и
рентгеноструктурному анализу трех важнейших белков-регуляторов: белка
Сго, ДНК-связывающего домена белка с! и САР-
белка Е. coli. Несмотря на совершенно различные аминокислотные
последовательности, эти белки обладают очень схожей вторичной и третичной
структурой на участках, ответственных за связывание с ДНК. В каждом из
этих белков имеются два соседних а-спиральных участка, расположенные в
пространстве один над другим и образующие область структуры,
непосредственно связывающуюся с ДНК. Часть этой структурной области точно
входит в большую бороздку В-формы ДНК.
Относительное расположение аминокислотных остатков, образующих
вышеупомянутые а-спирали в белках Сго и cl, показано на рис. 15.19, А.
Положение этих а-спиралей в общей пространственной структуре белков
показано на рис. 15.19, Б. Аминокислотные остатки вблизи N-концов обеих
а-спиралей образуют кон-
Рис. 15.19. Регуляторные белки, связывающиеся с ДНК, обладают общими
структурными особенностями. А. Вторичная структура белка его и
субъединицы репрессора cl характеризуются наличием пары одинаково
расположенных а-спиральных участков (а2 и аЗ). Б. Ориентация пары а-
спиралей обеспечивает точное структурное соответствие размерам и форме
