Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
47
Рис. 2 6. Репрессор фага А., связанный с операторным участком. Два амино-концевьгх домена репрессора «подстраиваются» к операторному участку длиной 17 пар оснований.
Рис. 2.7. Симметричное расположение биспиральных ДНК-связывающих элементов репрессора на операторе.
Рис. 2.8. «Руки» Х-репрессора. От конца каждой а-спирали 1 отходят цепочки из 7 аминокислот. Эти цепочки обхватывают ДНК и контактируют с основаниями, расположенными вблизи от центра операторного участка на его «задней» стороне. Обратите внимание, что двойная спираль ДНК повернута по сравнению со спиралью на предыдущем рисунке, чтобы показать ее с
«задней» стороны.
В димере репрессора расстояние между узнающими спиралями (по одной в каждом мономере) соответствует расстоянию между двумя участками большого желобка, отстоящими друг от друга на период спирали, с одной стороны ДНК. На рис. 2.6 показано, что при сближении димера с ДНК каждая из узнающих спиралей укладывается в большой желобок. Таким образом, когда димер правильно расположен на операторном участке, симметрия белка соответствует симметрии ДНК.
Помимо узнающей а-спирали на рис. 2.5 и 2.6 выделена цветом еще одна а-спираль, спираль 2. На рис. 2.7 видно, что она не входит в большой желобок, а лежит поперек него. Спираль 2 помогает правильно уложить спираль 3 в большой желобок. Эти две а-спирали мы будем называть биспираль-ным элементом или биспиральной структурой. Как мы увидим далее, многие регуляторные белки используют подобный элемент, состоящий из пары а-спиралей, для связываний с ДНК.
Теперь мы в общих чертах понимаем, как репрессор избирательно связывается с оператором. Этот белок прочно связывается только в том случае, если имеется соответствие между боковыми цепями аминокислот в узнающей а-спирали 3 репрессора и функциональными группами ДНК, экспонированными в большой желобок. Чтобы уяснить роль симметрии в связывании, вспомним нашего демона, который определял, симметрична ли последовательность ДНК. Если бы демону пришлось пройти вдоль спирали 3 любого из мономеров от амино-конца к карбокси-концу, т. е. по направлению к спирали 4, он обнаружил бы одну и ту же (или почти одну и ту же) последовательность ДНК-белковых взаимодействий. (Оговорка «почти одна и та же» связана с тем, что последовательность каждого операторного участка не совсем симметрична.)
Помимо того что Л-репрессор встраивается в двойную спираль ДНК своими узнающими а-спиралями, он «обнимает» ее парой гибких «рук», расположенных на амино-конце мономеров. Когда репрессор связывается с оператором, его «руки» охватывают ДНК и образуют специфические контакты в большом желобке на ее обратной стороне. Узнающие а-спирали используются многими регуляторными белками, но «руки» Л-репрессора, изображенные на рис. 2.8,-пример менее распространенного приспособления для прочитывания последовательности.
Белок Сго
Структура Сго изображена на рис. 2.9. Этот белок включает три а-спирали, а также три участка, образующие так называемые 3-слои. ((3-Слой-еще один широко распространенный в белках способ укладки. На наших рисунках (3-слои изобра-
49
4 1331
Рис. 2.9. Белок Сго. Три плоские стрелки-это (3-слои, которые вместе с тремя а-спиралями образуют белковую глобулу.
Рис. 2.10. Сго-белок, связанный с операторным участком. Этот димер присоединяется к ДНК примерно так же, как димер репрессора.
жены в виде плоских стрелок, чтобы их можно было отличить от а-спиралей, представляемых в виде цилиндров.)
Спираль 3 у Сго, как и у репрессора,-узнающая. Взаимное пространственное расположение спиралей 2 и 3 белка Сго почти такое же, как и соответствующей пары спиралей репрессора. Поразительно, что в различных белках обнаруживаются биспиральные элементы со столь сходным расположением двух а-спиралей. В димере Сго симметрично расположенные узнающие спирали, по одной в каждом мономере, укладываются в два последовательных участка большого желобка, расположенных с одной стороны двойной спирали, как показано на рис. 2.10.
50
Взаимодействия аминокислот с парами оснований
Аминокислотные последовательности, образующие узнающие спирали репрессора и Сго, большей частью различны (рис 2 11) Этого и следовало ожидать В обоих случаях одна сторона спирали («внутренняя») соприкасается с основной частью белковой молекулы, а «внешняя» ложится в большой желобок ДНК и образует там специфические контакты Внутренние поверхности узнающих спиралей различаются, поскольку те основные части белковых молекул репрессора и Сго, с которыми они контактируют, различны Последовательности на внешних поверхностях узнающих спиралей сходны, но не идентичны хотя репрессор и Сго связываются с одними и теми же операторными участками, их относительное сродство к различным участкам неодинаково
На рис 2 11 приведена также схема взаимодействий между аминокислотами узнающих спиралей репрессора и Сго и основаниями двух половин оператора Эта схема позволяет представить, каким образом репрессор и Сго узнают одни и те же операторные участки, но различают их репрессор предпочитает 0R1, a Cro-0R3
