Использование ЭВМ в молекулярной биологии. Введение в теорию генетических текстов - Соловьев В.В.
Скачать (прямая ссылка):
29
2.2.5. Промоторы генов различных организмов. РНК-полимера-за Е. coli способна эффективно использовать промоторы грам-положительных бактерий, таких как Baciiius suhtiJis , S-fcdpJiylococus, Glosir'idium t Corynebacierivnj . Однако ПОЛИ— меразы этих бактерий во многих проанализированных случаях плохо функционируют на промоторах Е. co/i и ее фагов. Анализ 5’-районов 29 генов грам-полоаительных бактерий показал, что промоторы этих организмов, кроме -35 и -10 блоков, гомологичных соответствующим блокам JE. co/i , имеют дополнительные консервативные последовательности (рис. 18) /79/.
-45 -35 -15 -10 -5
GRAM + Т--ААААА-----Tl'GA-A---------А------T-TG-TATAA1-AA-A-
E.COLI ------------TTGAC----------------------ТА-ААТ------
Рис. 18. Промоторы грам-положительных бактерий (по сравнению с промоторами Е. coli имеют два дополнительных блока в районах -45 и -5)
Как уже упоминалось ранее, ряд бактериальных генов содержат промоторы со специфической последовательностью, характерной для генов, контролирующих азотфиксацию и активирующихся в присутствии регуляторных белков, таких как Mr С и jV/fa у Klebsiella ynevmoniae. , и резко отличающихся от типичных промоторов E.coli (рис. 19) /80/.
Различные бактериофаги, как правило, для транскрипции ранних генов используют РНК-полимеразу бактериальной клетки, в то время как транскрипция средних или поздних генов осуществляется либо модифицированной РНК-полимер аз ой (за счет различных б-факторов), либо РНК-полимеразой, кодируемой фаговым геномом /81/.
Консенсусы промоторов трех фаговых РНК-полимераз (ТЗ, 5Р6, и 17) приведены на рис. 20. Хотя РНК-полимеразы этих фагов имеют достаточно сходные последовательности (для Т7 и ТЗ 80 %) /82/ и промоторы, тем не менее фаговые РНК-полимеразы высокоспецифичны и эффективно узнают лишь свои собственные промоторы /83/.
30
0
и
1
<х 0 <1 0 О _
0 «О <1 и
«I __ <1 н и с и
н — и — и —
ч~
<Х 4J h-
0> U 4J- - 0И
и— <1 -ы 0 >0
a Qi
_ <9 0 4 <1 •*->
К Ъ---
<1
О» <9 ? 0 **
<Z----0
<Х----0
0 <t • н
и
<1
и
? с ? • 0 ? ' 4J 0
O'-
U O' <1 U ь>
U « — 0 ч
т
(*-и «в---<Г
0----и O' —
4 « *j и
ь к
1--<Г
- I- ч-
— <Х -и
— к и
о» и и
<с
0
«
0
0
0
«I
I
h
и
<1
и
и
и
и
<х
<х +> н
н *
<? (у »- и <в
O'
0
4
О»
О»
0
<1
U
<1
U
4-*
и
!
О* U О* <9 <Е
<•
+>
0
э
(Л
Z
ш
(Л
2
О
U
I
§ Г* I Ills 3SII 3 III 111 j 31
31
Рис. 20. Консенсусы цромоторов РНК-полимераз фагов ТЗ, 5Р6 и Т? /82/
2.2.6. Сайты терминами транскрипции. Окончание транскрипции контролируется специальными сигнальными последовательностями - терминаторами, которые выявлены на 32-концах отдельных прокариотических генов и оперонов, между цистронами в пределах оперонов /85 - 87/. Терминаторы, как правило, подразделяют на конститутивные и регулируемые. Первые способны выполнять свою функцию независимо от дополнительных белковых факторов in vivo и in vitro » а вторые для осуществления терминации транскрипции РНК-полимеразой требуют, кроме соответствующих сигнальных последовательностей, наличия специфических белков, взаимодействующих с ними /86, 87/.
2.2.6.1. Независимые от белковых факторов терминаторы. Основную роль в терминации транскрипции играют структурные особенности З’-конца мРНК: G - С-богатая шпилька, за которой (или перекрываясь с ней) расположен поли-U тракт. Такая структура достаточна для терминации. Причем усиление стабильности этой шпильки и удлинение поли-U тракта повышают эффективность терминации /86/.
На рис. 21 приведена структура сильного терминатора, пред- % ложенная на основании анализа последовательностей, контролирующих терминацию транскрипции 'для ряда генов Е. coii и ее фагов /88, 89/.
Рис. 21. Структура сильного терминатора, предложенная на основании анализа ряда бактерий и фагов (стрелки соответствуют комплементарному палиндрому) /88/
А
t
... N N A A 6CGCCGNNNN С С G 6 CGC UUUUU U-0K У
ШПИЛЕЧНАЯ С-6 СТРУКТУРА в мрнк
С * б
32
2.2.6.2. Аттенюаторы. Аттенюация - это модуляция транскрипции генов на основе терминатора, локализованного в
5’-фланкирующей области бактериальных оперонов или генов, эффективность действия которого определяется особенностями процессов транскрипции и трансляции лидерной РНК. В оперонах биосинтеза аминокислот лидерная область 100 - 200 п.н., предшествующая структурным генам, транскрибируется РНК-полимера-зой. Трансляционный продукт этого сегмента - пептид, богатый той аминокислотой, синтез которой контролируется данным опе-роном /90 - 92/.
Общая структура РНК, характерная для лидерной области рассматриваемых оперонов, цриведена на рис. 22. Участки, способные формировать шпилечные структуры, отмечены цифрами 1-4. Сегменты транскрипта 2 и 3, так же как 3 и 4, могут формировать две взаимоисключающие вторичные структуры. Структура (3, 4) представляет собой типичный независимый терминатор транскрипции. Эта структура формируется, когда клетка имеет избыток регуляторной аминокислоты и движение рибосомы через лидерный транскрипт не тормозится, но в то же время блокируется образованием шпилек (I, 2) и (2, 3). Однако когда рибосома тормозится в соответствующем кодоне при недостатке соответствующей тРНК, то, маскируя сегмент I, она способствует формированию вторичной структуры (2, 3). Формирование этой структуры - "антитерминатор" - будет препятствовать образованию терминатора,и транскрипция будет продвигаться в район структурных генов /91/.
