Использование ЭВМ в молекулярной биологии. Введение в теорию генетических текстов - Соловьев В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Еще одним фактором, влияющим на активность промоторов,является метилирование ДНК. Показано, что метилирование последовательности GATC перед промотором Нот гена с помощью бактериальной Darn чшетилазы активирует экспрессию этого гена /36; 56/.
Наконец, наиболее широко использующийся фактор в модуляции экспрессии генов - это различные регуляторные белки, сайты взаимодействия с которыми расположены в .5’-фланкирующей зоне.
2.2.4. Ряттляпия тоанскпитттпт о помощью белков. 2.2.4.1.M н о-жественные формы (У-субъединицы РНК-п олимеразы. Один из важных механизмов селективного включения транскрипции определенных групп генов - наличие альтернативных форм б-субъединицы РНК-полимеразы. Промоторы большинства генов L. coii узнаются холоферментом, который включает 670-субъединицу /36; 43/. Однако при тепловом шоке вырабатывается регуляторный белок б^, который обеспечи-
Рнс. II, Формирование одного витка г-ДНК (сопровождается уменьшением на два число отрицательных супервитков /54/ )
23
вает активацию транскрипции с промоторов генов теплового шока. В таких генах теплового шока, как гро - Д) , dna - К ,
^го - Б и С62.5, цромоторы распознаются in vitro голоферментом, содержащим 6^ , но не . Эти промоторы имеют консенсусную последовательность, отличную от стандартной: Т-tC-CcСТТ6АА (-35 блок) И CCCC/tTtTa (-10 блок) /43/.
Еще один вид <з -субъединицы вырабатывается в JG. coii при недостатке азота. Продукт гена NtrA обусловливает активную транскрипцию генов, увеличивающих цродукцию глутамата основного предшественника других азот-содержащих компонентов /37; 43/. Сходное явление наблюдается и у других бактерий. Например, у Klebsiella pneumoniae гены фиксации азота имеют промоторы, последовательности которых существенно отличаются от консенсуса промоторов энтеробактерий /57 - 59/
-35 -10 +1 ТТ6ЛСА- 16-19 п.Н.--ТАТА АТ- 6-9 п.н.-N .
Множественные формы б--субъединицы выделены и наиболее глубоко изучены у Bacillus зиЫШь /36/. Эти формы обеспечивают дифференциальную активность генов во время спорообразования и вовлечены в транскрипцию ряда генов при вегетативном развитии /43/.
Альтернативные 6-субъединицы также используются для временной регуляции экспрессии фаговых генов. Например, Т4-й фаг gcoii , spo i— и &P0Z-фаги 3. subtili s кодируют три класса транскриптов: ранние, средние и поздние. Во всех случаях ранние транскрипты осуществляются хозяйской РНК-полимера-зой, а продукция средних и поздних РНК требует фагоспецифических белков. Ряд из них являются d-факторами /43/.
2.2.4.2. Активация и репрессия. Наиболее распространенная форма управления транскрипцией генов осуществляется регуляторными белками, взаимодействующими с ДНК. Позитивные регуляторные белки (активаторы) усиливают продуктивное связывание РНК-полимеразы с промотором, в то время как негативные регуляторные белки (рецрессоры) сокращают это связывание. Сродство таких белков к операторам может быть усилено или
24
iiMai
ингибировано их взаимодействием с малыми молекулами. Так, например, лактоза предотвращает связывание lac-репрессора с Ьас -оператором /36; 60/.
Глобальная экспрессия многих различных генов может координированно регулироваться за счет изменения концентрации малых молекул-посредников (называемых алармонами), таких как ц-АМФ, АррррА . ZFP и др. /36/. Например, ц-АМФ взаимодействует с белком - активатором катаболизма (САР), который после этого связывается с операторными последовательностями десятков генов, активируя их транскрипцию. Поскольку один из продуктов катаболизма - глюкоза - понижает концентрацию ц-АМФ в клетке, лишь в отсутствие этого источника энергии включаются опероны, использующие другие молекулы /34; 61/.
2.2.4.3. Сайты взаимодействия с р е -прессорами. В энтеробактериях многие катаболические системы находятся под контролем репрессоров. Например, такие, как гены, отвечающие за утилизацию галактозы, глицерола, гистидина, лактозы /60/. Упрощенная схема регуляции транскрипции этих генов за счет репрессора и инактивирующего его индуктора, обычно являющегося субстратом, приведена на рис. 12.
РЕГУЛЯТОРНЫЙ
TFH
структурный структурный
1ГРСЖОТОР ОПЕРАТОР ГЕН 1
ГЕН 2
Конечный
ПРОДУКТ
Рис. 12. Схема контроля экспрессии индуцируемой системы с помощью репрессоров /34/
Рецрессоры также могут контролировать транскрипцию биосинтетических оперонов, таких как трштофановый и аргининовый /62/. Однако в этом случае важную роль в активации рецрессоров играют конечные цродукты олеронов. В то время, когда наблюдается достаточное количество продукта синтеза (выступающего как корецрессор) данного оперона, образуется активный репрес-сор, который ингибирует транскрипцию (рис. 13) /34/.
РЕГУЛЯТОРНЫЙ СТРУКТУРНЫЙ СТРУКТУРНЫЙ
ГЕН ПРОМОТОР ОПЕРАТОР ГЕН I ГЕН 2
52 sssxas
Рис. 13. Схема контроля экспрессии репрессируемой системы с помощью рецрессоров
Последовательности ДНК, которые связываются с белками, часто имеют симметричную структуру, т.е. представляют собой комплементарные палиндромы. Такими сайтами в ДНК являются участки узнавания рестриктаз, метилаз и многие операторы (рис. 14). Это связано с тем, что белки, опознающие эти последовательности, как правило, содержат идентичные субъединицы и функционируют в состоянии мультимеров /63/.
