Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Последний ферментативный этап синтеза того конечного продукта, который выполняет роль ингибитора всей цепи, часто отделен целым рядом реакции от субстрата (или продукта) первой стадии биосинтеза (рис. 14-24). Поэтому структура ингибитора может иметь мало общего со структурой субстрата угнетаемого фермента, н, естественно, не приходится ожидать, что такой ингибитор будет реагировать с активным центром фермента-Можно полагать, что он обратимо взаимодействует с другим центром фермента н, по-видимому, измепяет конформацию фермента (аллостерическая трансформация), так что в результате фермент инактивируется, утрачи ван способность соединяться с собственным субстратом (рис. 14 25). Подобные белки, в которых форма молекулы может мепяться в результате присоединения определенных низкомолскулярных веществ не к области активного центра, а к какому-нибудь другому участку, получили налвание аллостерических белков. Соответствующие соединения, осуществляющие аллостерическую трансформацию, называют аллостерическими эффекторами Мы пока располагаем -тишь весьма скудными сведениями о природе химических сил, специфично связывающих ингибитор и соответствующий белок Как н для взаимодействия репрессор — коренрессор, здесь также доиускается участие только слабых вторичных связей (водородных, ионных или обусловленных вандорваальсовым притяжением), нолагают, что ковалентные связи не образуются Поэтому торможение такого типа быстро снимается, если концентрация конечною продукта падает до низкого уровня
ВЫВОДЫ
Клетки обладают специальными механизмами, которые регулируют скорость сишела белков в соответствии с потребностью. Лишь совсем недавно мы начали кое-что понимать в молекулярных основах этих процессов. Большинство имеющихся сведений относится к бактериальным клеткам,
главным образом к Е. coli. Бактерии содержат много ферментов, синтезируемых с разной скоростью в зависимости от состава питательной среды. Вещества, содержащиеся в среде (корспрсссоры или индукторы), определяют скорость синтеза различных белков, контролируя синтез соответствующих молекул мРНК. Корспрсссоры (или индукторы) действуют, связываясь с определенными молекулами —- репрессорами Ренрессоры находятся в активной форме, когда они связаны с корепроссором, и в неак тивпой, когда они связаны с индуктором. Активные ренрессоры действуют, связываясь с определенными участками ДИК (операторами) Это связывание в свою очередь препятствует специфическому связыванию PIIK-полимеразы с се участками связывания на ДНК (с промоторами) н таким образом останавливает инициацию синтеза мРНК. Участок ДНК, контролируемый отдельным промотором,— оперон — часто включает несколько генов с близкими метаболическими функциями (т е продуцирует ряд ферментов, последовательно принимающих участие в синтезе определенной аминокислоты или нуклеотида). Неизвестный механизм обеспечивает различный уровень синтеза разных белков, кодируемых одной и той же полнцистроннои молекулой мРНК; некоторые белки образуются в гораздо большем количестве, чем другие.
Существует также множество позитивных регуляторных белков, которые, взаимодействуя со специфическими промоторами, стимулируют одновременно связывание ГНК-полимеразы и инициацию синтеза специфической мРНК. Регуляция оперона не обязательно должна быть только позитивной или только негативной; многие оперопы отвечают и на те, и на другие сигналы Один из важнейших позитивных регуляторных белков — БАК — связывается с ДНК только в комплексе с цАМФ. Такое связывание представляет собой сигнал, означающий, что концентрация цАМФ высока и, следовательно, глюкозы расщепляется очень ма ло Таким образом, сигнал, передаваемый посредством БАК, обеспечивает использование в метаболических процессах сахаров, подобных лактозе, только в условиях полного израсходования глюкозы.
В течение долгого времени считалось, что различные позитивные и негативные регуляторные белки но своей природе являются исключительно регуляторами и не обладают ферментативной активностью Однако в последнее время было обнаружено, что глутаминсинтетаза — важный фермент, участвующий в ассимиляции азота органическими молекулами,— действует также как позитивный регуляторный белок Прн связы вапии со специфическими промоторами он передает сигнал об истощении запасов азота и тем самым стимулирует синтез ферментов, расщепляющих аминокислоты до удобных для биосиптеза азотсодержащих молекул.
Клетки, обладающие метаболически нестабильными молекулами мРНК, могут быстро изменять пабор белков, которые они синтезируют, в ответ на радикальные изменения окружающей среды (нанример, изменения в содержании питательных веществ). Это особенно справедливо в отношении бактерий, у которых среднее время жизни большинства молекул мРНК, видимо, не превышает 3 мин.
Скорость синтеза ряда белков не регулируется репрессорами и индукторами (конститутивный синтез). Некоторые белки синтезируются постоянно с высокой скоростью, другие — с очень низко и Такая регуляция осуществляется благодаря особым последовательностям нуклеотидов, образующих их промоторы Некоторые иромоторные последовательности обладают высоким сродством к РНК-полимеразе, другие — низким. Поскольку промоторы репрессоров обладают низким сродством, репрес-соры обычно синтезируются в ничтожных количествах
