Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
Репрессор X и Сго связываются со своими операторами очень прочно; мы еше вернемся к этому в гл. 4 и в приложении 1. До сих пор мы обращали внимание главным образом на те взаимодействия, которые обеспечивают специфические контакты функциональных групп ДНК и аминокислот узнающей а-спирали, а в случае л-репрессора - аминокислот, расположенных на концах гибких «рук». Однако прочность связывания -по крайней мере частично, а может быть, и в основном - обусловлена взаимодействием других участков белковой молекулы с ДНК. Например, когда Х-репрессор сближается со своим оператором, белок взаимодействует с фосфатными группами остова двойной спирали ДНК, отмеченными на рис. 2.14. Эти и другие сильные взаимодействия возможны только в том случае, если группы белка, определяющие специфичность, находят те группы ДНК, с которыми они должны взаимодействовать.
Мы только начинаем понимать, какие взаимодействия
OrI
Рис. 2.14. Фосфатные группы, контактирующие с репрессором, связывающимся с операторным участком 0R1. Эти группы располагаются с одной стороны двойной спирали, симметрично относительно оси второго порядка, проходящей через середину оператора. С некоторыми из этих фосфатов контактирует Сго.
боковых цепей аминокислот с основаниями обеспечивают специфическое связывание. По-видимому, в любом мономерном белке специфичность определяется не более чем 3-4 аминокислотами. Всегда ли узнающая спираль в точности комплементарна ДНК, так что аминокислоты в строго определенных положениях взаимодействуют с основаниями ДНК в строго определенных положениях оператора? Существует ли простой код, описывающий взаимодействия аминокислот с основаниями?
До сих пор мы рассматривали ДНК как жесткую палочку, т. е. весьма упрощенно. Например, мы знаем, что точные параметры спиральной структуры ДНК до некоторой степени зависят от нуклеотидной последовательности. Будет ли это сказываться сколько-нибудь заметно на ДНК-белковых взаимодействиях? Не исключено, например, что основания, не контактирующие непосредственно со связанным белком, тем не менее влияют на связывание, слегка изменяя локальную структуру ДНК или ее гибкость. Насколько важны эти факторы, мы до сих пор не знаем.
Промотор
Фермент РНК-полимераза Е. coli узнает многие промоторы, расположенные в начале самых разных генов. Напомним (см. введение), что промотор занимает около 60 пар оснований, в том числе 20 пар оснований за местом начала транскрипции (т. е. по ее ходу). Вообще говоря, двух одинаковых промо-торных последовательностей не существует, но все они содержат два характерных участка: один из них расположен за 10 пар оснований до точки начала транскрипции, а второй-примерно за 35 пар оснований до этого места. Первое основание ДНК, которое копируется в виде РНК, принято обозначать номером -I- 1, так что середины этих консервативных про-
56
-35 -10 +1
5' T A G T G Т GAT AGAAGCAC ТОТ ТА Т СААТ AGCT А С G 3
3’ А Т С А С А тЦ^^^Ща CTATCTTCGTGAGAAT g||^^H|^|g AGTTATCGATGC 5'
Область-35 ОбластЫО | Транскрипция ^ ..>
Рис. 2.15. Консенсус-последовательность промотора. Этот промотор обеспечивает транскрипцию слева направо. Первое транскрибируемое основание обозначается +1; —10 и —35-основания, лежащие до начала транскрипции. Консервативную последовательность в области —10 иногда называют ТАТА-последовательностью. Расстояние между консервативными элементами различных промоторов (ТАТА и областью —35) колеблется от 15 до 1В пар оснований, причем оптимально расстояние в 17 пар.
моторных последовательностей находятся в положениях — 10 и — 35.
Сравнивая последовательности многих промоторов, мы можем построить консенсус-промотор; два консервативных его участка показаны на рис. 2.15. Последовательность любого промотора в областях — 10 и — 35 более или менее сходна с этими консенсус-последовательностями.
Полимераза контактирует с участками промотора, лежащими на одной стороне двойной спирали в области примерно
— 10-;--40. На участке от — 10 до +1 двойная спираль
раскрыта, так что одну из цепей можно скопировать в виде мРНК. Структурные особенности полимеразы, которые позволяют ей избирательно связываться с промоторами, неизвестны.
Как правило, промотор, последовательность которого в областях — 10 и — 35 близка к консенсус-последовательности, хорошо работает. Но если наблюдаются сильные различия, полимераза обычно нуждается в белке-активаторе, который помогает ей связаться и начать транскрипцию.
В табл. 2.3 сопоставляются промоторы X, Рк и РRM с консенсус-последовательностью. Для Рк наблюдается лучшее совпадение и в области — 10, и в области — 35, чем для Ркм. Возможно, именно по этой причине РНК-полимераза эффективно связывается с PR и начинает с него транскрипцию без всяких регуляторных белков, в то время как для связывания и транскрипции с Л<м необходим дополнительный белок - л-репрессор, связанный с Or2.
