Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
31
Рис. 1 16. Связывание репрессора с тремя участками 0R. Связь репрессора с 0R1 примерно в 10 раз прочнее, чем с 0R2 и 0R3, так что репрессор связывается предпочтительно с 0R1. Вторая молекула репрессора очень быстро связывается с 0R2, toi да как 0R3 по-прежнему слабо связывает репрессор и заполняется только при более высокой его концентрации.
S N
ттЩЙ
(Ш^яЬ
Рис. 1.17. Взаимодействие между соседними димерами репрессора. Мостик, связывающий амино-концевой домен репрессора с карбокси-концевым доменом, достаточно гибок, поэтому репрессор, находящийся на Ок2, может контактировать с репрессором на 0R1.
Or3 Or2 Мутантный
участок ор1
Рис 1 18 Взаимодействие между молекулами репрессора, связанными с участками 0R2 и 0R3 Если 0R1 несет мутацию, исключающую связывание с ним репрессора, то репрессор, находящийся на Ов2, может свободно взаимодействовать с другой молекулой репрессора, связанной с 0„3 Это взаимодействие увеличивает сродство репрессора к 0R2 и 0R3 примерно в 5 раз по сравнению с его сродством к этим участкам по отдельности.
как в этом контакте участвует амино-концевой домен репрессора, который взаимодействует также с ДНК. Один из аминоконцевых доменов расположен именно так, что может контактировать с полимеразой.
Если мы правильно описали взаимодействие димеров репрессора на участках 0R1 и 0R2, то можно предположить, что в отсутствие репрессора на участке 0R1 репрессор на 0R 2 наклонится влево и будет взаимодействовать с молекулой репрессора на 0К3. Действительно, если участок 0R1 изменен или делетирован, так что с ним не может связаться репрессор, то димеры на 0К2 и 0R3 взаимодействуют между собой. В этом случае димеры репрессора заполняют участки 0К2 и 0R3 одновременно, как показано на рис. 1.18.
Описанные нами белок-белковые взаимодействия представляют собой пример кооперативное™. Так, молекулы репрессора кооперативно связываются с 0R1 и 0К2. Поскольку димеры репрессора взаимодействуют друг с другом на 0R1 и 0К2 или на 0К2 и 0R3, мы говорим об альтернативной попарной кооперативности участков связывания.
Индукция-переключение регуляторного аппарата
В лизогенных клетках репрессор, связанный с 0R1 и 0К2, поддерживает ген его в выключенном состоянии и в то же время стимулирует транскрипцию своего собственного гена cl, как это показано на рис. 1.19. По мере роста и деления клеток происходит постоянный синтез репрессора, тогда как ген его остается выключенным. Если концентрация репрессора увеличивается (например, при временном подавлении деления клетки), то репрессор связывается также с 0R3 и выключает собственный ген. Когда клетка снова начинает делиться и концентрация репрессора падает до определенного уровня, ген
33
Ч 1 331
Вкл.
Вынл.
Рис 1 19 Репрессор и РНК-полимераза в лизогенной клетке Репрессор, связанный с 0,1 и 0R2, стимулирует промотор PRM и одновременно выключает PR
Рис 1 20 Расщепление репрессора белком RecA. Оно происходит между аминокислотными остатками аланином и глицином в участке, связывающем домены репрессора друг с другом
cl вновь начинает работать, обеспечивая синтез репрессора. Так поддерживается постоянный уровень репрессора в клетке, не зависящий от колебаний скорости роста.
В клетке репрессор время от времени отделяется от оператора, но почти сразу же снова присоединяется к нему или его заменяет другая молекула репрессора, оказавшаяся неподалеку. Концентрация репрессора достаточно высока для того, чтобы в любой момент времени 0R1 и 0R 2 с высокой вероятностью были заполнены. Таким образом, в отсутствие индуцирующего воздействия лизогенное состояние сохраняется почти бесконечно.
Теперь мы готовы к тому, чтобы понять, как УФ-облучение кардинальным образом изменяет поведение лизогенных кле-
УФ-свет
34
Рис 1 21. Расщепление репрессора и индукция Расщепленные молекулы репрессора не могут образовывать димеры, поэтому в результате облучения они отсоединяются от оператора и не замещаются другими молекулами.
Рис 1.22. Связывание белка Сго с 0R. Димеры Сго независимо связываются с каждым из трех участков оператора.
ток. Начало этих драматических событий показано на рис. 1.20. Мишенью УФ-облучения и других индуцирующих воздействий является ДНК. Не совсем понятным образом повреждение в ней вызывает заметное изменение в поведении одного бактериального белка, который называется RecA.
В обычных условиях RecA катализирует рекомбинацию между молекулами ДНК, но если в ДНК появляются повреждения, этот белок становится также высокоспецифичной про-теазой, которая расщепляет мономеры репрессора A,. (RecA расщепляет также другие репрессоры, включая таким образом гены, которые позволяют нелизогенным клеткам пережить УФ-облучение; без RecA такое облучение было бы летальным. Подробнее это явление описано в гл. 3.)
0R3
Or? Or1
0R3 0r2 Or1 Or3 Or? 0R1
w\ : \ftiiyi
Рис 1 23 Порядок связывания димеров Сго с участками, составляющими 0R Сродство Сго к участку 0„3 примерно в 10 раз выше, чем к 0R1 и 0„2 После того как первый димер Сго связался с 0R3, второй димер связывается с 0R1 или 0R2 Белок Сго заполняет участки оператора в обратном порядке, чем репрессор Таким образом, по сродству к белку Сго участки немутантного оператора 0R располагаются в следующем порядке 0R3 > 0R1 = 0R2, а по сродству к репрессору - 0R1 > Or2 = 0R3
