Главная > Химия > Биохимия, Т.3
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

28.13. «лямбда»-Репрессор регулирует собственный синтез

Число молекул -репрессора в лизогенных клетках Е. coli строго регулируется. Снижение количества репрессора (даже кратковременное) переводит клетку на литический путь. С другой стороны, избыток репрессора затруднит выход фага, если условия его существования в бактерии станут неблагоприятными. Как регулируется концентрация -репрессора? Проведенные сравнительно недавно исследования показали, что это репрессор регулирует собственный синтез. Для этого -репрессор связывается с операторным участком, локализованным

Рис. 28.19. Схематическое изображение операторных участков и и прилегающих генов. Самое высокое сродство к -репрессору имеют ген-репрессор. Левый транскрипт начинается с гена правый - с гена его.

ближе всего к гену и выключает транскрипцию этого гена (рис. 28.20). Связывание репрессора с напротив, усиливает транскрипцию гена Напомним, что сродство -репрессора к выше, чем к

Рис. 28.20. Саморегуляция концентрации -репрессора. А - когда репрессора мало, он связывается с и стимулирует транскрипцию гена по мере увеличения концентрации -репрессора он связывается с и ингибирует дальнейшую транскрипцию гена

Таким образом, транскрипция гена усиливается при низкой концентрации -репрессора и подавляется при высокой концентрации того же белка. Другими словами, выражение гена саморегулирующаяся система.

Описанная регуляция по принципу обратной связи стремится поддерживать концентрацию репрессора на таком уровне, чтобы остальной геном фага не экспрессировался. Как же тогда фаг может выйти из состояния лизогении? Литический цикл запускается при снижении числа молекул -репрессора; содержание -репрессора должно уменьшаться до такого уровня, которого достаточно только для транскрипции гена Новообразованный белок связывается с и подавляет транскрипцию гена

Самое главное, что имеет более высокое сродство к белку чем Таким образом, небольшое количество белка подавляет синтез -репрессора, не выключая синтеза самого белка Вследствие этого -репрессор уже не может руководить ходом событий. С этого момента необратимо запускается цепь реакций, ведущих к лизису. Таким образом, тонкое взаимодействие всего нескольких белков и операторных участков определяет путь развития фага. Было бы интересно выяснить, имеют ли

некоторые регуляторные системы, такие, как множественные операторные участки с различным сродством к белкам, более общее значение в регуляции развития прокариотических клеток.

Заключение

Клетки регулируют количество синтезируемых белков различными способами. У E. coli выражение генов регулируется в первую очередь на уровне транскрипции, а не трансляции. Многие гены организованы в опероны - координированные единицы генетической экспрессии. Оперон состоит из регуляторных участков (оператора и промотора) и нескольких структурных генов. Вне оперона имеется регуляторный ген, кодирующий белок, который взаимодействует с операторным участком. Последовательность оснований лактозного оператора симметрична. Вообще симметрия играет основную роль в узнавании определенных участков в ДНК белками. lac-Оперон индуцируется b-галактозидами, например аллолак-тозой и изопропилтиогалактозидом. Связывание индуктора с lac-репрессором приводит к его вытеснению с оператора. Теперь РНК-полимераза может пройти через оператор и транскрибировать -оперон. Триптофановый оперон репрессируется триптофаном, который связывается со специфическим репрессором и дает ему таким образом возможность связаться с оператором. В результате транскрипция генов, кодирующих ферменты биосинтеза триптофана, выключается.

Кроме того, некоторые опероны биосинтеза аминокислот, в том числе -оперон, находятся под контролем аттенюаторов. Если конечный продукт биосинтеза - аминокислота - имеется в изобилии, транскрипция в аттенюаторном участке прекращается. Для аттенюации необходима трансляция лидерной мРНК. Регуляция широкого спектра генов осуществляется циклическим AMP, который связывается с особым белком (БАК). Этот комплекс взаимодействует с промоторными участками нескольких индуцибельных оперонов и стимулирует инициирование транскрипции. Концентрация циклического AMP повышается только при недостатке глюкозы. Таким образом, глюкоза косвенно подавляет синтез различных ферментов катаболизма.

Бактериофаг X может размножаться и разрушать клетки-хозяева (литический путь); в другом случае его ДНК может интегрировать с хромосомой клетки-хозяина (лизогенный путь). При литическом развитии происходит последовательная транскрипция трех групп генов. На предранней стадии образуется белок активирующий транскрипцию ранних генов. При этом в свою очередь синтезируется белок активатор поздней стадии транскрипции. Лизогенное состояние поддерживается -репрессором, который кодируется геном Репрессор связывается с операторами и и препятствует транскрипции предранних генов. Присутствие многочисленных участков связывания в этих операторах позволяет -репрессорам регулировать собственный синтез.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)

Вопросы и задачи

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление