ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регуляция биосинтезе белков на этвпе трансляции из "Основы энзимологии" Ре1уляция на этапе инициации 1ранс1фипцин. В 1960-е годы Ф. Жакоб и Ж. Моно установили, что в явлениях индукции и репрессии принимают участие белковые факторы — репрессоры, продукты специальных генетических элементов — генов-регуляторов (1-генов), способные в определенных условиях тормозить процесс транскрипции на этапе инициации, поэтому оба этих типа регуляции относят к негативным. [c.74] В индуцируемом опероне ген-регулятор кодирует активный реп-рессор (около 10 молекул на клетку), который блокирует транскрипцию, взаимодействуя с операторным участком ДНК и препятствуя продвижению КП. Индуктор, представляющий собой исходный субстрат данного метаболического пути или близкое к нему соединение (например, аллолактоза в случае /ас-оперона), способен взаимодействовать с репрессором и инактивировать его, освобождая таким образом операторный участок ДНК. В результате РНКП начинает транскрипцию данного оперона. Эти события отражены в схеме (рис. 28а). [c.74] Большую роль в регуляции транскрипции играет так называемая катаболитная репрессия (старое название глюкозный эффект ), которая проявляется в диауксии в процессе роста бактерий. Феномен диауксии обнаруживается, когда в среде присутствуют два субстрата (например, лактоза и глюкоза), причем ферменты, осуществляющие катаболизм одного из них (лактозы), индуцибельны, а ферменты, осуществляющие катаболизм другого (глюкозы), конститутивны, в этом случае сначала потребляется только глюкоза, тогда как индукция лактозных ферментов (р-галакгозидазы) не происходит до тех пор, пока не будет потреблена основная часть глюкозы. Это отражается во временном замедлении (прекращении) роста культуры на тот период, который необходим для индукции и синтеза р-галакгозидазы. Таким образом, несмотря на присутствие в среде индуктора (лактозы), альтернативный субстрат (глюкоза) препятствует индукции. [c.75] Тонкие механизмы регуляции уровня сАМР связаны с функционированием фосфотрансферазной системы транспорта сахаров и будут рассмотрены в главе, посвященной регуляции процессов мембранного транспорта. [c.76] Необходимо отметить, что у ряда бактерий роль глюкозы в катаболитной репрессии могут выполнять другие источники энергии (например, органические кислоты у псевдомонад, водород у водородных бактерий и т.д.), которые в этом случае тормозят катаболизм глюкозы. [c.76] В индуцибельных оперонах (регулонах, последний термин применяется к любому сочетанию генов, управляемых общим геном-регулятором) возможны и другие типы положительной регуляции, независимой от сАМР. Например, в арабинозном опероне Es heri hia соН арабиноза (индуктор) не просто инактивирует репрессор, но превращает его в положительный регулятор. Аналогичное явление обнаружено в случае оперонов галактозы и рамнозы. [c.76] Еще одним примером положительной регуляции процесса транскрипции является регуляция с участием генов- энхансеров (от англ. enhan e — усиливать). Ранее считали, что этот тип регуляции характерен только для эукариот. Но в последнее время формально сходные механизмы обнаружены и у прокариот (табл. 7). [c.77] Особенность генов- энхансеров в том, что они проявляют свою стимулирующую активность независимо от ориентации и расположения относительно активируемого гена могут находиться перед геном, за ним и даже внутри него. [c.77] Продуктами генов- энхансеров являются белки с молекулярной массой 25—30 кДа, способные связываться с промоторной областью. Как правило, такая система двухкомпонентна и включает сигнальный белок (его называют также сенсорным), способный чувствовать изменение условий окружающей среды (появление субстратов или продуктов, изменение физико-химических условий) и стимулировать синтез другого белка — активатора , который и запускает транскрипцию искомого белкового посредника. Сказанное поясняет рис. 29, где изображена схема регуляции оперона щелочной фосфатазы Es heri hia oli. [c.77] Перечисленные механизмы регуляции транскрипции на стадии инициации достаточно быстро реагируют на изменение внешних условий, однако управляют работой одного или небольшого числа оперонов в каждый момент времени. [c.77] Регуляция транскрипции путем образования специфических а-факторов широко распространена и в бактериальных системах. [c.79] Особый а-фактор (а , число в индексе обычно обозначает молекулярную массу в кДа) контролирует транскрипцию ряда генов азотного метаболизма (в том числе гена глутаминсинтетазы, о регуляции активности которой будет идти речь в следующей главе). Наконец, существуют промоторы, активирующиеся только при 50 , в их транскрипции участвует фактор а . [c.79] Этот механизм обеспечивает координацию процессов транскрипции и трансляции и подробнее будет обсуждаться при рассмотрении способов управления скоростью роста клеток. [c.80] Регуляция путем аттенюации основана на тесном сопряжении у прокариот транскрипции и трансляции, которые, как правило, протекают одновременно. В процессе трансляции синтезируемой иРНК рибосома, экранирующая около 10 нуклеотидов, может существенно влиять на конформацию транслируемой иРНК, а та, в свою очередь, на продвижение РНКП по матрице ДНК. При формировании критической конформации иРНК ( терминирующей петли ) наступает диссоциация РНКП от ДНК (преждевременная терминация, зависимая от р-фактора. [c.80] Вернуться к основной статье