Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Одиако адаптация не следует закону «все или ничего» В определенных условиях, когда клетке ие требуется максимального количества фермента, она может поддерживать его концентрацию па каком то промежуточном уровне (рис 14-2)- Подобным же образом может регулироваться и синтез структурных белков. Особенно ясно это видпо на примере рибосом. Когда бактерии растут с максимальной скоростью, тта долю рибосом приходится до 25—30% всей массы клетки Если же скорость роста снижается (под влиянием неблагоприятных условий), а значит, замедхяется и синтез белка, то клетка уже больше не нуждается в таком количестве рибосом, и число их резко падает (иногда оно может уменьшиться в 5 раз по сравнению с максимальной величиной).
РАЗЛИЧИЯ В СОДЕРЖАНИИ ОТДЕЛЬНЫХ БЕЛКОВ
МОГУТ ЗАВИСЕТЬ ОТ ЧИСЛА МОЛЕКУЛ СПЕЦИФИЧНЫХ мРНК
В быстро делящихся бактериальных клетках белковые молекулы, однажды образовавшись, но большей части сохраняются. Поэтому различия в содержании этих белков определяются, вероятно, разной скоростью синтеза, а не разной устойчивостью Скорость же синтеза в свою очередь отчасти зависит от числа имеющихся в клетке молекул мРНК В клетках, активно синтезирующих Р-галактозидазу, число Р-галактозидазных матриц намного выше, чем в клетках, ие занятых синтезом этого фермента. Согласно ианботее надежным подсчетам, при очень интенсивном синтезе Р галактозидазы в каждой клетке имеется 35—50 молекул соответствующей мРНК- Если же синтез Р-галактозидазы ие происходит, то далеко не каждая клетка популяции содержит даже по одной молекуле р-галак-тозидазной мРНК-
РЕПРЬССОРЫ КОНТРОЛИРУЮТ СКОРОСТЬ СИНТЕЗА МРНК
Специальная группа молекул, получивших название репрессоров, контролирует сиитез мРНК, кодирующей индуцируемые и репрессируемые фер менты Каждый репрессор блокирует синтез какого-либо одного илп нескольких определенных белков
Подобно вообще всем белкам структура репрессоров кодируется хро мосомнои ДНК, гены, определяющие структуру репрессоров, называются генами-регуляторами Были выделены мутанты, у которых гепы-регуля торы не способны кодировать функционально активные репрессоры- Клетки, содержащие неактивные гены-регуляторы, синтезируют соответствующие белки независимо от потребности в них (рис 14-3). Эти мутанты были названы конститутивными, потому что конститутивными называются белки, синтезируемые всегда в одинаковом количестве, независимо от того, есть ли в них потребность или нет.
Некоторые мутации генов-регуляторов могут подавляться мутациями других гспов. Следовательно, благодаря наличию гена-супрессора может восстававтиваться сиитез активных репрессоров Это указывает на то, что структура репрессоров изменяется вследствие ошибок при считыва пии поэтому мы вправе предположить, что некоторые (а может быть, и вес) репрессоры имеют белковую природу.
РЬПРГССОРЫ ЯВЛЯЮТСЯ БЕЛКАМИ
Белковая природа репрессоров была подтверждена в последние годы, когда удалось выделить пять различных репрессоров- один из них регулирует синтез в клетках Ь coli Р-галактозидазы, второй peiy шрует сиитез
Ген регулятор ()}
Мутация в гене-регу чмгоре \
X почтим о [-------------------------------1 М itjhtiijh
хромо». ОМЛ Ь СО II
-+-П- —Г*"
•е 8 8 8* *8
I
• * • Оо о
1 /• .................................—.........
PciiplcCiipnbiii бс-(lip- №IRJ1 111190
«.чи *i p rii'MKiuiikiaiUj poB.uL Liimci^ i :<лак roinjaibl)
Pi,с 14 3 Iiпоспите t pcirpoccopn под контролем шрмалкпгмо и мутантного it нов
ферменюв Е coli, участвующих в метаболизме галактозы, третий perv лирлет синтез ферментов, участвующих в биосинтезе триптофана у Е coli\ четвертый регулирует синтез ферментов участвующих в расщеплении гистидипа у Salmonella typhi murium', пятый блокирует синтез большинства фагоснедифических бегкоь фага X, когда он встроен в хромосому Е- coli в виде профага (гл. 15) К настоящему времени лучше всего охарак теризоваи реп рессор |3 галактозидазы (лактозныи ренрессор) Ею ноли-пептидные цепи с мол весом 37 ООО легко агрегируют с образованней тетрамеров (moi вес М8 ООО) Тетрамер, но-видимому, является активном формой репрессора; на каждую хромосому приходится всего от 10 до 50 таких тетрамеров Из за столь малого числа молекул рснрессора первые работы по его обнаружению и выделению были настоящим подвигом К счастью, теперь имеются мутации (см ниже), приводящие к синтезу гораздо больших количеств репрессора (>* 1% всего клеточного белка), что позволяет выделять его в достаточных количествах для определения последовательности амипокислот Работа по расшифровке последовательности 347 аминокислот лактозного репрессора была завершена в 1973 г
РЕП РЕССОР'ДЕЙСТВУЕТ, СВЯЗЫВАЯСЬ С ДНЬ
Все известные рспрессорм связываются е определенными участками мо ie~ куч ДНК н блокируют инициацию транскрипции соответствующих мРПК Специфические вуклеотидпые последовательности, с которыми связываются репрессоры, называются операторами¦ Вообще говоря, для специфического взаимодействия оператора с рспрессором путем образования водородных связен необходимо, чтобы длина оператора была не менее 10—12 пар осповаини Отой длины достаточно, чтобы такая же последо ватетыюсть оснований пе встретилась где-нибудь еще в хромосоме в соответствии со случайным распределением- Если оператор будет короче, то рецрессор будет связываться во многих неправильных местах. Использо-
