Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
Литература: обзоры
1 Gussin G Johnson A Pabo С Sauer R Repressor and Cro protein structure, function, and role in lysogenization In Lambda II, R M Hendrix, J W Ro berts, F W Stahl, and R Weisberg, eds, New York, Cold Spring Harbor, pp 93-123, 1983
2 Johnson A D Poteete A R Lauer G Sauer R T Ackers G К and Ptashne M X repressor and cro components of an efficient molecular switch, Nature, 294, 217 223 (1981)
3 Luoff A Lysogeny, Bactenol Rev 17, 269 (1953)
4 Ptashne M Repressors, Trends m Biochemical Sciences 9, 142 145 (1984)
5 Ptashne M Backman К Humayun M 7 Jeffrey A Maurer R Meyer В Sauer R T Autoregulation and function of a repressor m bacteriophage X Science, 194, 156-161 (1976)
6 Ptashne M Gilbert W Genetic repressors Su Amer, 222, 36^14 (1970)
7 Ptashne M Jeffrey A Johnson A D Maurer R Meyrer В J Pabo С 0 Ro berts T M Sauer R T How the / repressor and Cro work, Cell, 19 111 (1980)
8 Roberts J Devoret R Lysogemc induction In Lambda II, R W Hendrix, J W Roberts, F W Stahl and R Weisberg eds New York, Cold Spring Harbor, pp 123 145 1983
41
Глава 2
ДНК-белковые взаимодействия и регуляция активности генов
Регуляторные белки, например репрессор X и Сго, прочно связываются со специфическими последовательностями ДНК длиной 15-20 пар оснований. Каждый из этих белков должен выбрать свой операторный участок из примерно 5 млн. пар оснований, которые составляют бактериальную ДНК. В данной главе рассмотрены особенности структуры белков, которые ответственны за эту их способность. Принцип действия прост: структура белка комплементарна структуре ДНК; если белок находит нужную молекулу ДНК, молекулы белка и ДНК подходят друг другу, как ключ к замку. Кроме того, мы покажем, каким образом связавшийся регуляторный белок может влиять на экспрессию гена путем негативной или позитивной регуляции.
Оператор
Рис. 2.1 иллюстрирует, как в принципе можно опознать нужную последовательность в двухцепочечной ДНК. Атомы, лежащие вдоль краев пар оснований, «смотрят» в большой и малый желобки, которые тянутся вдоль спирали. Каждой паре оснований (А : Т, Т: A, G: С, С: G) соответствует свой набор химических групп, который может узнавать белок. Это не те группы, которые участвуют в комплементарном спаривании оснований; последние становятся доступными только при расхождении цепей, имеющем место, например, при репликации или на короткое время при транскрипции. Мы увидим, что >--репрессор и Сго имеют выступы, которые встраиваются в большой желобок и «читают» последовательность оснований ДНК.
Все операторные участки, которые узнают репрессор, почти (хотя и не полностью) симметричны. Это становится понятно при рассмотрении полностью симметричной последовательности на рис. 2.2. Если изображенный участок ДНК повернуть на 180° в плоскости страницы вокруг точки, которой отмечена середина последовательности, получится совершенно такая же молекула. Отличительное свойство данного участка двухце-
42
почечной ДНК состоит в том, что его последовательность после поворота остается прежней.
Симметрию последовательности, изображенной на рис. 2.2, можно описать иначе. Представим себе крошечного демона, который находится в середине молекулы, в месте, обозначенном точкой. Посмотрев налево и направо, демон увидит совершенно одинаковые «коридоры» химических групп. В этом случае мы говорим, что последовательность обладает осью симметрии второго порядка. Если же заменить одну пару оснований, то последовательность будет не полностью симметричной.
Последовательности, которые узнают репрессор X и белок Сго, приведены в табл. 2.1. Три из этих участков длиной 17 пар оснований происходят из правого оператора X, 0R, а три-из левого оператора, 0L . Последовательности этих шести
Большой желобок
Рис. 2.1. Небольшой участок молекулы ДНК. При внимательном рассмотрении большого и малого желобков можно видеть, что для каждой пары оснований характерно особое расположение химических групп, выступающих в желобки по краям этой пары. Чтобы распознать последовательность ДНК, не обязательно расплетать молекулу.
G С А Т G G С
С G G Т А С
Рис. 2.2. Симметричная последовательность ДНК. Последовательность верхней цепи, прочитанная слева направо, совпадает с последовательностью нижней цепи, прочитанной справа налево. Черный значок-ось симметрии.
43
Таблица 2.1. Шесть операторных участков, которые узнают /^-репрессор и белок
0*1
0,2 Ot3 Or2 Or 3
т А Т С А С С С с С А G Т G G Т А
А Т А G Т G G С G G Т С А С С А Т
Т А Т С А С С G С С А G А G G Т А
А Т А G Т G G С G С Т С Т С С А Т
Т А Т С Т С Т С С С G G т G Т Т G
А Т А С А С А С С G С С А С А А С
Т А Т С А С С С С А G А Т G G Т Т
А Т А G Т G G С G Т С Т А С С А А
Т А А С А С С С Т G С С Т G Т Т G
А Т Т G Т G G с А С с с А С А А С
Т А Т С А С С с, С А А G G G А Т А
А Т А С Т G G г G Т Т С С С Т А Т
Участки связывания расположены в порядке увеличения сродства к димеру Х-репрессора. Центральная пара оснований, через которую проходит ось симметрии, отмечена цветом.
