Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
Результаты экспериментов, описанных в предыдущих разделах, согласуются с представлением о том, что репрессор, связанный в Or2, стимулирует PRM, контактируя с полимеразой, связанной с этим промотором. Однако здесь возникает следующее возражение. Возможно, полимераза, находящаяся на PR, влияет на связывание полимеразы с РRM и репрессор стимулирует РRM по той простой причине, что препятствует связыванию полимеразы с PR. Такая «модель конкурирующей полимеразы» может быть отвергнута с помощью различных экспериментов. Например, удаления PR с помощью делеции оказывается недостаточно, чтобы активировать PRM; более того, делеция вообще не сказывается на активности как in vivo, так и in vitro. Другой эксперимент показывает, что в случае матрицы Ок2~ не наблюдается сколько-нибудь заметной стимуляции PRM.
Репрессор, связанный с 0R1, препятствует связыванию полимеразы с PR на той же матрице, но не действует на РRM. Более того, в случае матрицы, лишенной PR и 0R 1, связывание полимеразы с РRM увеличивает сродство репрессора и даже его изолированного N-концевого домена к Оя2.
Заключение
В предисловии к этой книге мы отмечали, что многие приведенные в ней рисунки не просто иллюстрируют отдельные наблюдения. Чаще всего (и особенно это относится к гл. 1) они суммируют и интерпретируют множество разных экспери-
128
ментов. Читатель, который справился с гл. 4, в полной мере оценит это.
Такой читатель заметит, например, что нам пришлось выдумать изображения мономеров и димеров интактного репрессора. Действительно ли мономер похож на гантель? Правильно ли мы изобразили, как димеры репрессора «наклоняются», соприкасаясь с другими димерами и обеспечивая тем самым кооперативность связывания? Можно ли объяснить гибкостью цепочки, соединяющей домены репрессора, следующий довольно странный факт: при изменении расстояния между соседними участками связывания в 0R и 0L на несколько пар оснований энергия взаимодействия между димерами репрессора почти не изменяется ( — 2 ккал/моль)? Эти вопросы представляют особый интерес в свете совершенно неожиданного открытия, изложенного в приложении 3: репрессоры кооперативно связываются с операторными участками, искусственно разделенными шестью витками двойной спирали, причем энергия взаимодействия примерно такая же, как и в случае близко расположенных участков.Мы предполагаем, что взаимодействия между ДНК-связывающими регуляторными белками играют важную роль в регуляции генов у всех организмов, и нам предстоит узнать много нового о механизмах этих взаимодействий.
Если структура репрессора нам известна хотя бы частично, го о структуре РНК-полимеразы мы не знаем практически ничего. Идея о том, что репрессор действует как активатор транскрипции благодаря белок-белковым контактам,-лишь первый шаг в интерпретации всего механизма. Все ли белки Е. coli, активирующие полимеразу, связываются с одним и тем же ее участком? Каким образом эти контакты помогают полимеразе связаться с ДНК и начать транскрипцию? Эти вопросы привлекают широкий интерес, поскольку недавно было обнаружено, что аминокислотные последовательности двух субъединиц РНК-полимеразы Е. coli в значительной степени гомологичны последовательностям субъединиц эукариотических РНК-полимераз [11].
Как отмечалось в гл. 3, мы лишь начинаем понимать во всех деталях, каким образом регуляторные белки узнают определенные нуклеотидные последовательности ДНК. Хотя нам известно, какие функции выполняют белки N и Q фага X, мы почти ничего не знаем об их структуре и поэтому имеем слабое представление о механизмах их действия. Нам известно, какие белки участвуют в других этапах роста фага X, например в интеграции и эксцизии, а также в репликации и рекомбинации, но и в этих случаях наши знания о механизмах процессов весьма скудны. Поскольку наша цель состоит в установлении механизмов всех этих процессов на молекуляр-
129
9-1331
ном уровне, следует признать, что мы находимся лишь в начале пути
Литература
Обзоры
1 Chadmck Р Pirrotta V Sternberg R Hopkins N Ptashne M The X and 434 phage repressors, Cold Spring Harbor Symp Quant Biol, 35, 283 294 (1970)
2 Gussm G Johnson A Pabo С Sauer R Repressor and Cro protein structure, function, and role in lysogenization In Lambda II, R W Hendrix, J W Roberts, F W Stahl, and R Weisberg, eds, New York, Cold Spring Harbor, pp 93 123, 1983
3 Jacob F Monod J Genetic regulatory mechanism in the synthesis of proteins, J Mol Biol, 3, 318 356 (1961)
4 Johnson A D Pabo С О Sauer R T Bacteriophage X repressor and Cro protein interaction with operator DNA, Methods in Enzymology 65 839 856, (1980)
5 Johnson A D Poteete A R Lauer G Sauer R T Aikeis G К Ptashne M X repressor and Cro components of an efficient molecular switch, Nature 294, 217 233 (1981)
6 Leu is M Jeffrey A Wang J Ladner R Ptashne M Pabo С 0 Structure of the operator-binding domain of X repressor implication for DNA recognition and gene regulation, Cold Spring Harbor Symp Quant Biol, 47, 435 440, 1983
