Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
Еще сильнее проявляется кооперативный эффект в том случае, когда эксперимент, проиллюстрированный на рис 4 20, проводят с оператором, у которого участок 0R1 несет мутацию, a Or2 и Or3 являются участками дикого типа В этом зксперименте используют мутантный промотор, присоединенный к гену lacZ, его обозначают PRMUp — 1 Он эффективно работает в отсутствие репрессора С помощью этого мутанта легко оценить негативное и позитивное действие репрессора на активность РRM Рис 4 22 иллюстрирует удивительный результат такого эксперимента при концентрации репрессора, лишь слегка превышающий ту, что приводит к активации РRM в случае оператора дикого типа, происходит репрессия промотора в случае 0R1 “
ill
Cx'ii.x'i) I Mixin ixiixii
3 2 1
3 2 1
..vT
?IS1ISI ОЖИ I
3 2 1 3 2 1 3 2 1
3 2 1
3 2 1
3 2 1
Концентрация репрессора -
Рис 4 21 Регутяторное действие репрессора, связанного с единственным ptr\ тяторным участком in vivo Эти кривые суммируют резутьтать1 экс перимснтов подобных тем что проиллюстрированы на рис 4 20 за исключением того что здесь использованы мутантные операторы Кривые описывают влияние на активность промоторов Рк и PRM связывания ре прсссора с 0„1 (А) 0„3 (Б) и Ок2 (В) Прямоугольники с крестами означают что соответствующие операторные участки содержат мутацию и не могут связывать репрессор Серые прямоугольники участки частично занятые реп рессором черные прямоугольники-потноегью занятые участки
Можно было бы думать, что в результате мутации 0R1 увеличивается сродство репрессора к 0R3, однако на самом деле наблюдаемый эффект объясняется альтернативной попарной кооперативностью При связывании с 0R1 ~ репрессор взаимодействует кооперативно с 0R2 и 0R3, поэтому 0R3 оказывается заполненным при такой концентрации репрессора, при которой он был еще свободен в составе оператора
112
Таблица 4 2 Результат связывания димера репрессора с единственным участком 0R. В отсутствие репрессора выключен (не активирован), а PR включен (верхняя строка)
PRM 0R 3 0„2 0R1 Л,
Выключен Включен
Выключен х Выключен
Включен х Выключен
Выключен х Включен
дикого типа. Как и следовало ожидать, этот эксперимент показывает также, что при связывании репрессора с 0R2 и 0R3 происходит выключение Ря. При этом требуется меньше репрессора, чем если интактным остается только 0R3, благодаря вспомогательному действию кооперативного связывания с 0r2 и 0r3.
Результаты этого и других подобных экспериментов in vivo, в которых исследовали действие репрессора при связывании с операторами, имеющими один, два или три функциональных участка, укладываются в согласованную схему, если учесть соответствующие правила взаимодействия репрессора с оператором, установленные с помощью экспериментов in vitro (табл. 4.2). Все эти данные позволяют заключить, что 0R, связанный с репрессором in vivo, может находиться в двух основных состояниях. В лизогенных клетках репрессор связывается прежде всего кооперативно с 0R1 и Ок2; тем самым он стимулирует PRM и подавляет Рк. При более высокой концентрации репрессор некооперативно связывается с 0R3 и выключав PRM (табл. 4.3).
(Одно замечание по поводу мутаций. Некоторые мутации, о которых шла речь в предыдущих разделах и будет упоми-
3 2 1 3 2 1 3 2 1
Концентрация репрессора—>
Рис 4 22 Альтернативная попарная кооперативность in vivo Эксперимент аналогичен представленному на рис 4 21, но здесь исследовано влияние на активность промоторов PR и Рш11р 1 связывания репрессора с 0„2 и 0R3
113
S мм
Таблица 4.3. Два физиологически важных состояния оператора 0R фага X, несущего репрессор. Состояние, когда репрессор связан с 0К1 и 0К2, промотор включен (стимулирован), а промотор PR выключен (верхняя строка), характерно для лизогенных клеток
Лш 0R 3 Or2 OrI Рr
Включен X х Выключен
Выключен X X х Выключен
наться в последующих, исходно возникли в операторах различных фагов Xvir, отобранных по способности к литическому росту в присутствии репрессора. Другие присутствовали в мутантах, отобранных с помощью специально сконструированных штаммов фагов и бактерий.)
Многие проявления действия репрессора in vivo можно воспроизвести in vitro. Например, очищенная РНК-полимераза может использовать для транскрипции промотор PR, и такая транскрипция блокируется репрессором или Сго. Ни один из этих белков не действует на полимеразу, уже связанную с Рк.-факт, подтверждающий мысль о том, что оба белка конкурируют с полимеразой за связывание. При концентрации, достаточной для заполнения 0R1 и 0К2, репрессор стимулирует транскрипцию с PRM, а при более высокой концентрации подавляет ее. В дальнейшем мы еще вернемся к вопросу об активности репрессора как белка, осуществляющего позитивную регуляцию.
