Промотор узнавание РНК-полимеразой

Характер самосборки предопределяется особенностями первичной структуры полимера, однако во многих случаях происходит дополнительная регуляция процесса агрегации. В качестве регулятора могут выступать физико-химические условия среды, специализированные молекулы-регуляторы и другие факторы. Очень важный элемент узнавания — подстройка структуры одного из полимеров к месту связывания другого, что создает наиболее точное стерическое соответствие взаимодействующих участков молекул. Например, установлено, что РНК-полимераза способна приспосабливаться к месту присоединения в молекуле ДНК (промотору), приобретая различную конфигурацию на разных промоторах. [c.319]

Особенности этих типов связывания указывают на то, что РНК-полимераза может находить промоторы методом проб и ошибок, как это показано на рис. 10.2. Любой не работающий в данный момент в клетке минимальный фермент скорее всего существует в форме закрытых слабых комплексов, поскольку образование таких комплексов происходит быстро, а распад-медленно. (К сожалению, точно не известно, какая часть молекул свободных РНК-полимераз клетки существует в форме минимального фермента и какая представлена голоферментом.) Голо( рмент очень быстро ассоциирует со слабыми участками связывания и также быстро отделяется от них. Таким образом, продвигаясь вдоль молекулы ДНК, голофермент образует и разрушает ряд закрытых комплексов до тех пор, пока в процессе поиска (случайно) не натолкнется на промотор. Тогда в результате узнавания специфической последовательности он может прочно связаться с ДНК в нужном участке и образовать открытый комплекс. [c.134]

Участки связывания обладают той характерной особенностью, что, будучи выделенными в чистом виде, они не могут повторно связываться с РНК-полимеразой. Это означает, что хотя данный фрагмент и является последовательностью, прочно связывающей РНК-полимеразу и, кроме того, способной инициировать транскрипцию, его одного недостаточно для изначального связывания фермента. Для осуществления процесса узнавания необходимы другие последовательности, расположенные вне этого фрагмента. Следовательно, в состав промотора входят как прочный участок связывания, так и эти добавочные последовательности. Исходя из приведенных данных, можно предположить существование двух возможных типов структур промоторов. [c.141]

Обнаружено также очень небольшое количество промоторов, лишенных положения — 10. Таким образом, ни одна из консервативных последовательностей не является абсолютно необходимой для функционирования промотора. Нам пока еще не известны все детали реакции узнавания, и сейчас мы с уверенностью можем сказать только одно типичный промотор использует положения — 35 и — 10 для взаимодействия с РНК-полимеразой. Поскольку у ряда промоторов рассмотренные последовательности отсутствуют, можно предполагать существование других способов узнавания, однако, сколько существует таких механизмов и как они восполняют отсутствие среднестатистических последовательностей, пока не известно. [c.144]

Большинство мутаций в положении — 35 представляет собой замены, в результате которых в промотор вводится основание, неприемлемое в данном промоторе, хотя и вполне обычное для других промоторов. Это еще раз подчеркивает важную роль эффекта, создаваемого окружающими последовательностями РНК-полимеразе требуется не присутствие конкретного основания в каждом положении, а наличие определенного сочетания оснований, локализованного в определенных участках. Некоторые основания никогда не обнаруживаются в определенных положениях, и возможно, что их отсутствие имеет более важное значение для процесса узнавания, чем наличие любых других оснований. [c.146]

Рис. 11.9. Согласно одной модели, РНК-полимераза может передвигаться вдоль матрицы от участка первичного узнавания к стартовой точке, что устраняет противоречие между размерами промотора и фермента.

Продукты некоторых фаговых генов alt и mod) способствуют введению ADP-рибозильных остатков в а-субъединицы РНК-полимеразы. Физиологическое значение такой модификации в точности ие выяснено. На поздних стадиях инфекции наблюдается изменение полипептидного состава очищенных препаратов РНК-полимеразы исчезает а-субъединица (или ее содержание резко падает) и появляются вирус-специфические полипептиды, в частности продукты генов 55 (функциональный аналог а-субъединицы), 33, а также некоторые другие. Полагают, что именно такая измененная, содержащая вирус-специфические субъединицы РНК-полимераза способна узнавать поздние промоторы, структура которых отличается от структуры ранних промоторов как в районе —35 , так и в районе —10 . Но чтобы узнавание поздних промоторов было эффективным, ДНК-матрица должна находиться в компетентном состоянии. Молекулярная природа такого состояния не расшифрована, но ясно, что оно возникает при репликации фаговой ДНК. [c.297]

Минимальный эффективный размер оператора, с которым может связаться молекула La -репрессора, составляет 17 пар оснований (выделены жирным шрифтом). В каждый данный момент времени с оператором связаны две субъединицы репрессора. Внутри последовательности в 17 пар оснований по крайней мере одно основание каждой пары принимает участие в узнавании и связывании репрессора. Связывание происходит в основном в большой бороздке ДНК без нарушения нормальной двухспиральной структуры области оператора. Участок молекулы репрессора, включающий первые 52 аминокислотных остатка, связывается с ДНК, не проявляя, судя по всему, специфичности к какой-то определенной последовательности. Другая область репрессора (остатки с 53 по 58) строго специфично связывается с 17-звенным фрагментом операторной области протяженностью 6—7 нм. Аминокислотные остатки в положении 74—75 особенно важны для связывания индуктора с молекулой репрессора. Операторный локус находится между промотором, к которому перед началом транскрипции присоединяется ДНК-зависимая РНК-полимераза, и началом гена Z— структурного гена 3-галактозидазы (рис. 41.3). Присоединившись к оператору, репрессор препятствует транскрипции операторного локуса и дистальных структурных генов Z, Y vi А. Таким образом, репрессор является негативным регулятором в его присутствии подавляется экспрессия Z, У и Л-генов. Обычно на клетку приходится 20—40 тетрамерных молекул репрессора и 1—2 операторных локуса. [c.113]

Узнавание промоторов возможно лишь при наличии в составе РНК-полимеразы сигма-фактора, белка с молекулярной массой 70 ООО Д, который играет каталитическую роль в этом процессе. Поскольку сам сигма-фактор не связывается с ДНК, он действует, по-видимому, как аллостерический эффектор, изменяя конформацию минимального фермента, в результате чего он приобретает способность узнавать промоторы и связываться с ними. После инициации и присоединения нескольких нуклеотидов сиг-ма-фактор отделяется от РНК-полимеразы. [c.22]

Промотор содержит последовательность, обогащенную нуклеотидами Т и А (ТАТА-последовательность), узнаваемую белком ТАТА-фактором. РНК-полимераза присоединяется к промотору, если ТАТА-последовательность связана с ТАТА-фактором. Матрицей для синтеза РНК служит одна из цепей ДНК промотор с ТАТА-фактором обеспечивают узнавание РНК-полимеразой транскрибируемой цепи ДНК и первого нуклеотида транскрибируемого гена. Связывание РНК-полимеразы с промотором и вызванные этим конформационные изменения повышают сродство РНК-полимеразы к факторам инициации. Присоединение этих факторов приводит к локальному расхождению нуклеотидных цепей ДНК расхождение включает около 10 нуклеотидных пар, т. е. примерно один виток спирали. [c.128]

РНК-полимераза Е. oli изучена наиболее подробно. Это олигомерный фермент, состоящий из двух одинаковых а-субъединиц (мол. масса 36000), двух разных ( j и Р,)-субъединиц (мол. масса соответственно 151000 и 155000), (D-субъединицы (мол. масса 11000) и а-субъединицы общая мол. масса фермента около 390000. Считают, что функция а-субъединицы (а-фактор)—узнавание определенного участка на матрице ДНК, названного промотором, к которому присоединяется РНК-полимераза. В результате образуется так называемый открытый комплекс фермента с ДНК двухцепочечная структура ДНК раскрывается ( плавится ). Далее на одной из нитей ДНК, как на матрице, синтезируется мРНК синтез заканчивается в определенной точке в конце гена или прерывается под действием особых белков. Другим субъединицам фермента приписывают функцию инициации биосинтеза РНК (а-субъединицам) и основную каталитическую функцию (связывание субстратов и элонгация синтеза) — -субъединицам. Кроме того, открыт ряд белков, принимающих участие в механизме синтеза РНК в клетке. В частности, исследуется природа репрессорных белков и белка-терминатора (р-фактора). Последний обладает способностью обратимо связываться с терминирующими участками ДНК (так называемые стоп-сигналы транскрипции), выключая действие РНК-иолимеразы. При отсутствии этого белка образуются исключительно длинные цепи РНК. [c.489]

В1аимодействия в процессе узнавания могут быть специфическими и неспецифическими. Под специфическим нуклеиноао-бел-ковым взаимодействием подразумевается кооперативное взаимодействие определенных групп белка и нуклеиновой кислоты, возникающее за счет характерного для данного белка и данной нуклеиновой кислоты пространственного расположения этих групп. Примеры специфических взаимодействий репрессоры и операторы, РНК-полимераза и промоторы. [c.405]

Молекулярные основы взаимодействия между промотором и РНК-полимеразой пока что не выяснены. Однако, как отмечалось в гл. XVI, можно думать, что в ходе присоединения фермент должен узнавать какие то специфические особенности структуры двойной спирали ДНК и что из трех разных субъединиц, входящих в молекулу фермента, в процессе узнавания участвует, по-видимому, 0-субъединица. Таким образом, нынешние представления о количественном контроле гетерокаталитической функции заключаются в том, что транскрипция каждого гена зависит от го гена-промотора. Последовательность оснований в промоторе определяет, с какой частотой молекулы РНК-полимеразы будут к нему присоединяться, и, следовательно, задает максимальную скорость, с которой может происходить транскрипция данного гена. Для некоторых генов, таких, как /ас1, эта максимальная скорость всегда равна действительной скорости транскрипции. Однако для других генов, таких, как la Z, Y, А, максимальная скорость транскрипции достигается только тогда, когда их ген-оператор находится в открытом, т. е. свободном от репрессора, состоянии. Закрытие оператора предотвращает либо присоединение молекул РНК-полимеразы к промотору, либо их дальнейшее продвижение вдоль ДНК-матрицы, что приводит к снижению скорости выражения соответствующих генов. [c.491]

При выполнении этих экспериментов необходимо соблюдать ряд предосторожностей, позволяющих избегать нежелательных эффектов. Вероятно, для узнавания РНК-полимеразой ДНК необходимо выполнение определенных топологических требований поэтому в таких экспериментах последовательность промотор-ген обычно помещают вслед за стандартной последовательностью ДНК. Это позволяет избегать влияния, обусловленного близостью к концу фрагмента, когда функционирование промотора прекращается просто потому, что он расположен слишком близко к концу фрагмента ДНК. Кроме того, это гарантирует стандартное окружение фрагмента при исследовании его промоторной функции. В системах in vitro, в которых терминирование транскрипции, возможно, происходит недостаточно эффективно, матрица может быть разрезана на некотором расстоянии от промотора (обычно около 500 п.н. по ходу транскрипции) это дает гарантию того, что все полимеразы пройдут одинаковое расстояние, образовав идентичные транскрипты. [c.150]

Для того чтобы РНК-полимераза фага Т7 инициировала синтез РНК, по-видимому, необходима только часть консервативной последовательности. Когда последовательность, находящаяся слева от положения — 12, заменяется другой ДНК, то промоторы этого класса сохраняют способность взаимодействовать с ферментом. Иными свойствами обладает последовательность промотора фага ТЗ, имеющая общий с промотором фага Т7 участок от положения — 9 до +А, однако не узнаваемая РНК-по-лимеразой фага Т7. По-видимому, в случае обеих РНК-полимераз последовательность, одинаковая в промоторах фагов ТЗ и Т7, вьшолняет одну и ту же роль, однако первоначальное узнавание осуществляется по-разному, и основное значение в нем придается последовательностям, расположенным левее. [c.161]

ТАТААТ-так называемый Прибнов-бокс) и — 35 (ТТОАСА). Мутации, влияющие на промоторную активность, почти всегда либо локализованы в этих участках, либо изменяют расстояние между ними. Считается, что области — 10 и — 35 промоторов узнаются белком а, необходимым для точной инициации транскрипции. После узнавания промотора в нативной закрытой спирали ДНК холофермент РНК-полимеразы образует открытый комплекс , в котором произошло плавление небольшого участка спирали из 16-18 п.н. Этот район помечен на рис. 15.3. В него входит нуклеотид +1 матричной цепи и часть Прибнов-бокса. [c.171]

Рис. 9-69. Минимальные условия для узнавания промотора молекулой эукариотической РНК-полимеразы II. Чтобы промотор был узнан полимеразой, необходимо, чтобы фактор связывания с ТАТА-боксом (TFIID) образовал стабильный транскрипционный комплекс Консенсусная последовательность ТАТА-бокса следующая T82AQ7T93A85 (А или Т)8з числа указывают на вероятность (в процентах) присутствия указанного

Как отличить фактор инициации РПК-полимеразы, например, 654, влияющий на узнавание промотора, от белка-регулятора, такого например, как ntr Один из подходов к решению этой задачи основан на том, что 6-факторы прочно соединяются с РНК-полимеразой, но сами по себе не способны связаться с определенными последовательностями ДНК В отличие от них белки-регуляторы связываются именно с ДНК, но не с РНК-полимеразой. Другой подход учитывает тот факт, что в определенный момент времени с молекулой РНК-полимеразы объединяется лишь одна о-субъединица. Меняя соотношение известного о-фактора, например о70, и испытуемого белка в опытах по транскрипции in vitro, можно прийти к определенному выводу. Если о70 подавляет транскрипцию пропорционально этому соотношению (кон- [c.190]

Лучше всего изучена РНК-полимераза Е. соИ. Большой вклад в расшифровку субъединичной структуры этого фермента внесла группа советских исследователей под руководством Р. Б. Хесина. РНК-полимераза Е. oli состоит из четырех субъединиц двух одинаковых —а, которые объединены в молекуле так называемого минимального фермента еще с двумя различными субъединицами и . Такой минимальный фермент (2a ) молекулярной массой 480 ООО Д осуществляет транскрипцию, но не способен узнавать на ДНК специфические стартовые позиции начала этого процесса. Для узнавания стартовых участков, или промоторов, к минимальному ферменту должна присоединяться еще одна субъединица — а (сигма) - фактор. [c.382]

Все промоторы имеют две консервагивные последовательности. Одна из них необходима для узнавания, а другая — для тесного связывания промотора с РНК-полимеразой. В стандартном промоторе, распознаваемом субъединицей а", первая последовательность с консенсусом TTGA A (здесь и далее последовательность нуклеотидов указывается в направлении 5 ->3 ) центрируется около координаты -35, а вторая (консенсус ТАТААТ) — около отметки -10 от старта транскрипции. Положения обеих последовательностей в стандартных промоторах несколько различаются, но в [c.17]

Сигма-субъединица обеспечивает специфическую инициацию, снижая в l(f раз сродство РНК-полимеразы к ДНК, не содержащей промоторов. Кроме того, сиг-ма-субъединица активирует узнавание промоторных последователыгостей РНК-поли-меразой. Наконец, сигма-субъединица участвует в раскрывании двойной спирали ДНК, так чтобы одна из цепей могла служить матрицей. При связывании голофермента РНК-полимеразы расплетается примерно один виток спирали ДНК. Так происходит подготовка фермента к образованию первой фосфодиэфирной связи новой цепи РНК. [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология