РНК-полимераза места связывания

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]

Во-вторых, связанные с ДНК активаторы транскрипции включают ген, соприкасаясь с другими белками. Например, связанный с ДНК А-репрессор активирует транскрипцию, вступая в контакт с РНК-полимеразой и помогая ей связаться с прилегающим промотором и начать транскрипцию. Можно представить себе альтернативный механизм, согласно которому белок изменяет структуру ДНК в месте связывания и вблизи него. [c.144]

Благодаря тому, что число мест связывания для РНК-полимеразы возросло, в первые 15—30 мин наблюдается активация, этого фермента. Спустя 1,0— 1,5 ч активность РНК-полимеразы II снижается, а затем через 6—10 ч вновь возрастает. Вторая, фаза повышения активности фермента связана, вероятно, с его дополнительным синтезом, так как она блокируется пуромицином. [c.212]

Простейший механизм репрессии заключается в стерическом блокировании репрессором присоединения РНК-полимеразы к промотору. Такой механизм имеет место в тех промоторах, в которых участок связывания репрессора перекрывается с участком связывания РНК-полимеразы. Простейший механизм активации заключается в том. что белок-активатор присоединяется к промотору рядом с РНК-полимеразой и за счет непосредственного контакта с ней облегчает образование открытого промоторного комплекса. Дискуссионными являются механизмы действия тех белков-регуляторов, которые присоединяются к ДНК на значительном расстоянии от РНК поли-меразы. Ниже рассмотрено несколько наиболее хорошо изученных примеров, иллюстрирующих различные принципы регуляции промоторов. [c.144]

Другая возможность состоит в следующем эффект, оказываемый БАК, полностью проявляется в результате его связывания с ДНК. Возможно, что в БАК-зависимых промоторах РНК-полимераза не может осуществлять первоначальное плавление ДНК. Это мог бы сделать БАК таким образом, чтобы расхождение цепей началось от места его связывания и продолжилось бы на соседние участки. С этой моделью согласуются данные о том, что мутации в топоизомеразе , описанные в последнем разделе, устраняют зависимость этих оперонов от БАК, позволяя им функционировать без его помощи. Возможно, что увеличение суперспирализации (и связанное с этим расхождение цепей) представляет собой альтернативу действию БАК. [c.148]

Рассмотренный элемент называется усилителем транскрипции, или энхансером. Он не входит в состав промотора, но способен увеличивать частоту инициирования транскрипции. Как он это делает Как он может осуществлять свое действие на таких больших расстояниях Одна из возможностей состоит в том, что энхансер изменяет всю структуру матрицы, например влияя на организацию хроматина или изменяя плотность суперспирализации ДНК. Но возможно также, что энхансер обеспечивает расположение матрицы в определенном месте в клетке, например прикрепляя ДНК к ядерному матриксу. Существует еще одна возможность, хотя и менее вероятная,-энхансер непосредственно уча.ствует в связывании РНК-полимеразы (после чего фе >мент начинает двигаться собственно к промотору). [c.154]

Факторы транскрипции. РНК-полимераза II, как и другие РНК-полимеразы (разд. 8.2 и 8.4), нуждается во вспомогательных белках для формирования функционального комплекса транскрипции. Многие из них являются ДНК-связывающими белками, узнающими один или несколько элементов, вместе составляющих промотор гена. Некоторые факторы транскрипции, вероятно, участвуют в белок-белко-вом взаимодействии с другими факторами и, таким образом, изменяют сродство и специфичность их связывания. Взаимодействуя с различными элементами последовательностей ДНК и друг с другом, разные факторы транскрипции формируют сложные белковые комплексы, которые регулируют способность РНК-полимеразы II инициировать транскрипцию. Большая часть комплексов положительно влияет на транскрипцию, усиливая ее инициацию, но известны и такие, которые осуществляют отрицательную регуляцию и, таким образом, выступают в роли репрессоров. Существуют даже факторы, которые стимулируют транскрипцию одного гена, одновременно подавляя транскрипцию другого. Многие факторы специфичны для определенных клеток или тканей либо действуют только на определенных этапах развития, что обеспечивает дифференциальную транскрипцию генов в разных тканях или в разное время. Образно говоря, РНК-полимераза II представляет собой инструмент транскрипции, а взаимодействие факторов с регуляторными сигнальными последовательностями ДНК и друг с другом определяет, в каком месте и с какой скоростью этот инструмент будет работать. [c.41]

Основной элемент промотора —. место связывания РНК-полимеразы, которое она занимает перед началом синтеза РНК- В состав промоторов могут входить также участки связывания белков-регуляторов. Размер участка связывания РНК-па1и.меразы соответствует ее длине и составляет примерно 70 п. н. Располагается этот участок относительно стартовой точки несимметрично по ходу транскрипции его граница отстоит от стартовой точки на 20 п. н,, а против хода — при.мерно на 50 п. н. (рнс. 85). [c.140]

Диксон и др. высказали предположение, что более легкое присоединение РНК-полимеразы к прилегающему промоторному участку в. присутствии комплекса САР—сАМР обусловлено, вероятно, тем, что-этот комплекс способствует дестабилизации G -богатых участков между местами связывания САР и полимеразы [39]. После того как открытый комплекс уже образуется, полимераза должна (как это следует из рис. 15-4) еще передвинуться на небольшое расстояние вдоль цепи ДНК к стартовой точке синтеза мРНК- [c.207]

Репрессор представляет собой обычно димер из двух идентичных полипептидных цепей, ориентированных во взаимно противоположных направлениях. Репрессоры физически препятствуют РНК-полимеразе присоединиться к ДНК в промоторном участке (место связывания ДНК-зависимой РНК-полимеразы-фермента, катализирующего синтез мРНК на ДНК-матрице) и начать синтез мРНК. Предполагают, что репрессор препятствует только инициации транскрипции и не оказывает влияния на элонгацию мРНК. [c.217]

Участки ДНК, к которым присоединяются регуляторные белки,-это не сами структурные гены, а непосредственно прилегающие к ним области, называемые промоторами и операторами. Промотор представляет собой последовательность оснований, распознаваемую ДНК-зависимой РНК-полимеразой он служит местом связывания РНК-полимеразы, и от него начинается транскрипция. С промотором связаны и гены, экспрессия которых не подвержена регуляции. Промоторы регулируемых генов могут изменять свои свойства в результате связывания регуляторных белков. Оператор представляет собой нуклеотидную последовательность, расположенную между промотором и структурными генами. Он тоже взаимодействует с регуляторным белком-репрессором, от которого зависит, будет ли подавлена транскрипция или она произойдет. Промотор, оператор и структурные гены образуют оперон. Опероном называют группу функционально связанных между собой генов. Белки, кодируемые генами одного оперона,-это, как правило, ферменты, катализирующие разные этапы одного метаболического пути. Транскрипция генов оперона ведет к синтезу одной общей (полицистронной) молекулы мРНК. [c.481]

Поэтому промотор для транскрипции 5S-PHK находится внутри самого гена между положениями -Ь 55 и + 80. Фрагмент, содержащий эту область, способен осуществлять инициирование транскрипции любой ДНК на расстоянии 55 п. н. перед сайтом своей интеграции. Каким же образом РНК-полимераза инициирует синтез РНК в области, предшествующей расположению своего промотора Наиболее предпочтительное объяснение состоит в том, что размеры фермента позволяют ему одновременно связываться с промотором и взаимодействовать с областью, отстоящей от него на расстояние 55 п. н. Так же как и в случае с РНК-полимеразой II, геометрия связывания фермента с промотором должна определять местоположение стартовой точки, но пиримидины при этом не могут быть использованы при инициации. Поэтому фермент обладает некоторой свободой при выборе ближайшего пурина, участвующего в инициации. Конечно, между ферментами существуют различия так, РНК-полимераза II танавливает контакт с точкой старта, расположенной от п мотора по ходу транскрипции, тогда как РНК-полимераза III связывается в противоположной ориентации (при условии, что промотор является местом связывания). [c.155]

Биологическая роль Л-формы является предметом дискуссий. Известно, например, что двуспиральные участки и РНК находятся в Л-конформации. Это происходит потому, что 2-ОН-группа рибозы в РНК, в отличие от пентозы ДНК, не может вписаться в тесное пространство сахарно-фосфатного остова S-формы. В образовательной Л-форме РНК этот гидроксил направлен наружу и не испытывает никаких стерических ограничений. В процессах транскрипции должен образовываться гибрид РНК-ДНК. Очевидно, для образования такого гибридно рибозо-дезоксирибозного РНК-ДНК дуплекса предпочтительно наличие Л-формы ДНК. Промоторы, или места связывания РНК-полимеров с ДНК в процессе транскрипции, занимают малую долю природной ДНК, находяш ейся в S-форме. Оказалось, что РНК-полимеразы могут, взаимодействуя с ДНК, переводить ее наибольшую часть в Л-конформацию (Иванов В. А., 1972 Жакобо - Молина, 1993). [c.224]

Репрессор (апорепрессор) триптофанового оперона был частично очищен, и механизм его действия изучен in vitro. Показано, что репрессор переходит в активную форму, связывая триптофан. Этот комплекс репрессор-корепрессор подавляет инициацию транскрипции, конкурируя с РНК-полимеразой за место связывания на промоторе. [c.19]

РИС.3.5. Часть нуклеотидной последовательности регуляторной области /ас-оперона .со//. Две области с псевдо-С -симметрией ( палиндромы ) закрашены. Указаны возможные места связывания РНК-полимеразы, /ас-репрессора (ингибитора транскрипш1и этого оперона) и САР-белка (обшего активатора некоторых областей транскрипции). Указана часть последовательности, которая транскрибируется в начальный участок мРНК, кодирующей /З-галактозидазу (г-ген). (По рисунку У. Гилберта.) [c.159]

Синтез мРНК зависит от активности ДНК-зависи-мой РНК-полимеразы, а поэтому любые факторы, влияющие на число мест связывания этого фермента на ДНК или на его каталитическую активность, могут быть эффективными регуляторами транскрипции. Пост-транскрипционная модификация мРНК, а также доступность мРНК для нуклеаз, инактивирующих этот полимер, выход из ядра и связывание с рибосомами, образование полисом — все это процессы, чувствительные к многочисленным внутриклеточным факторам. [c.52]

Черными кружками обозначены места связывания с РНК-полимеразой Е. oli, толстыми линиями — экзогенные фрагменты ДНК, встроенные в состав RSF1010 [c.217]

Самые сильные места связывания репрессора в операторах 0 и 0 расположены ближе всего к началу первого структурного гена оперона. Промоторный участок гена N расположен в пределах 0 а промотор гена его - внутри 0 . Как и в лактозном, и в арабинозном оперонах, связывание репрессора с этими операторами препятствует связыванию РПК-полимеразы с соответствующим промотором, и, следовательно, транскрипция не начинается. Связывание Х-ренрессора с двумя участками в 0 и Ор, более эффективно блокирует промотор, чем связывание только с одним участком. [c.123]

Белки, осуществляющие негативную регуляиию, называются репрессорами.. Места их связывания на ДНК называются операторами. Способность многих репрессоров связываться со своими операторами зависит от низкомолекуляриых лигандов — эффекторов. Эффекторы, снижающие сродство репрессора к оператору, называются индукторами. В отсутствие индуктора репрессор связывается с оператором и мешает РНК-полимеразе начинать синтез РНК с промотора (промотор репрессирован). В комплексе с индуктором репрессор теряет способность связываться с оператором, в результате чего промотор активируется (индуцируется). Другие реп-рессоры, наоборот, могут связываться с оператором только в комплексе с эффектором (который в этом случае называется корепрес-сором). В присутствии корепрессора промотор неактивен (репрессирован), в отсутствие корепрессора активируется (дерепресси-руется). [c.142]

Еще раз вернувшись к рис. 15-4, Л, обратим внимание на последовательность GAAATGTGAAAT (в нижней цепи). В этой последовательности нет участков с локальной симметрией, однако есть дважды повторяющийся пентамер GAAAT. Находясь в центре гипотетичного участка связывания с полимеразой, он может играть роль распознающей области промотора. Асимметричность строения может быть нужна для связывания белка, функция которого состоит в продвижении в определенном направлении. Кроме того, этот участок обогащен АТ-парами, и, следовательно, спираль раскрывается в этом месте легче, чем в участках, богатых G -парами (гл. 2, разд. Г, 6). Таким образом, местом присоединения РНК-полимеразы в процессе образования открытого комплекса может служить именно этот участок [39]. [c.207]

Каким образом клеткам удается достичь столь высокой степени точности в выборе нуж ного основания в процессах репликации и транскрипции, а также при спаривании кодона с антикодоном в процессе синтеза белка В ранних работах исследователи часто высказывали мнение, что специфичность спаривания оснований определяется исключительно образованием двух (или соответственно трех) водородных связей и стабилизацией за счет взаимодействия соседних участков спирали. Оказалось, однако, что свободная энергия образования пар оснований мала (гл. 2, разд. Г, 6), а дополнительная свободная энергия, обусловленная связыванием основания с концом уже существующей цепи, не в состоянии обеспечить специфичность спаривания. Исходя из современных энзимологических данных, можно предположить, что важную роль в обеспечении правильности спаривания играет сам фермент. РНК- и ДНК-полимеразы — достаточно крупные молекулы. Следовательно, связывающее место фермента может полностью окружить двойную спираль. Если это так, то нетрудно представить себе, что лроцесс выбора основания может протекать так, как это показано на рис. 15-5. На приведенном рисунке изображено гуаниновое основание матричной цепи молекулы ДНК, расположенное в месте наращивания комплементарной цепи (ДНК или РНК) с З -конца. Для образования правильной пары оснований соответствующий нуклеозидтрифосфат должен быть пристроен до того, как произойдет реакция замещения, в результате которой нуклеотид присоединится к растущей цепи. Предположим, что у фермента есть связывающие места для дезоксирибозного компонента матричного нуклеотида и для сахарного компонента включающегося нуклеозидтрифосфата, причем эти места расположены на строго оцределенном расстоянии друг от друга. Как показано на рис. 15-5, в каждом связывающем [c.212]

Существенная деталь схемы, показанной на рис. 15-5, состоит в том, что если пурин находится с левой стороны (как это показано на рисунке), то на правой стороне остается место лишь для пиримидинового кольца. Таким образом, вероятность наличия на правой стороне А и О исключена и остается выбирать только между С и и (или Т). Однако и не подойдет, потому что диполь, необходимый для образования водородной связи, расположен в этом основании в неправильном направлении. В растворе эти биполярные группы гидратированы. Маловероятно, чтобы эти группы отщепляли связанные с ними молекулы воды до образования водородных связей внутри пары оснований. Связыванию будет препятствовать, однако, не только то обстоятельство, что молекулы и (или Т) неспособны образовывать прочные водородные связи внутри свободного участка, показанного на рис. 15-5, но также наличие электростатического отталкивания одноименно заряженных концов диполей. В результате сродство РНК-полимераэы к неправильно спариваемым основаниям окажется сниженным. Снижение сродства (увеличение значения кажущейся КиС) удалось наблюдать в эксперименте, по крайней мере для ДНК-полимеразы бактериофага Т4, для иоторой известны мутантные формы. Одна из них, [c.213]

Имеются доказательства того, что происходит симметричный, но сложный процесс непрерывной репликации на обеих цепях. Раскручиванию двунитевой ДНК способствует связывание с многочисленными белковыми частицами, которые прикрепляются к родительской ДНК в выбранном месте инициации н им удается оставить разделенными комплиментарные цепи ДНК, готовые для нового синтеза. Далее определенная РНК-полимераза синтезирует короткую РНК, длиной 01 20 до 25 нуклеотидов, которая комплиментарна родительской ДНК и связывается с ее цепью. Эта РНК действует как затравка для действия большого объемистого фермента ДНК-полимераза 1П, который теперь создает новую цепь ДНК длиной примерно в 1000 остатков, являющуюся продолжением этой РНК. Такой синтез идет в направлении 5 3 путем конденсации дезоксинуклеозид-5 -трифосфатов с З -концевой гидроксильной группой на обеих цепях родительской ДНК показано стрелками на схеме (3) . Поскольку фермент работает в условиях, близких к обратимости, это обеспечивает максимальный термодинамический контроль за правильностью выбора встраиваемых дезоксирибонуклеозидов путем спаривания их оснований с соответствующими основаниями в существующей цепи. Таким путем на каждой родительской пепи располагается ряд блоков, называемых фрагментами Оказаки. [c.199]

Синтез белка у прокариот регулируется главным образом на уровне транскрипции ДНК, т. е. на уровне образования мРНК. Транскрипция группы метаболически связанных между собой генов регулируется путем присоединения (или отделения) особого белка-репрессора к операторному участку ДНК. Оператор и группа связанных друг с другом генов вместе составляют оперон. Транскрипция такой группы генов может индуцироваться специфическим питательным субстратом, например лактозой. Лактоза может связывать репрессор и вызывать тем самым его отделение от оператора. Благодаря этому разрешается транскрипция генов, кодирующих белки, необходимые клетке для использования лактозы в качестве источника углерода и энергии. Некоторые опероны имеют также промоторный участок, содержащий регуляторную частъ-так называемый САР-участок последний предназначен для связывания комплекса, образованного белком, активирующим катаболитный ген (САР), и сАМР. Этот комплекс, формирующийся при отсутствии в среде глюкозы, дает возможность РНК-полимеразе присоединиться к месту инициации транскрипции генов, ответственных за катаболизм лактозы. [c.961]

Продукты транскрипции представляют собой дискретные молекулы, имеющие предопределенные 5 -и З -концы. Из этого следует, что инициирование и терминирование транскрипции должны происходить в определенных сайтах ДНК. Инициация предполагает образование комплекса между РНК-полимеразой и ДНК в участке, расположенном вблизи нуклеотида, с которого начинается транскрипция. Последовательность ДНК, необходимая для образования этого комплекса, называется промотором. Промотор может включать в себя как последовательности, непосредственно связывающиеся с инициирующим комплексом, так и те, которые прилегают к этому участку. (Распознавание этих последовательностей необходимо для инициации, но они не являются частью стабильного сайта связывания.) То место, с которого начинается включение первого нуклеотида в синтезирующийся транскрипт, называется стартовой точкой. [c.132]

Местоположение подвергшихся гидролизу связей определяют, вводя метку в одну из цепей ДНК, причем только в один ее конец. Как показано на рис. 11.4, фрагменты ДНК, полученные после нуклеазной обработки, разделяют по размеру при помощи электрофореза в геле. (Принцип, лежащий в основе частичного расщепления каждого гидролизуемого участка с последующим выделением меченных по концу фрагментов, тот же самый, который был использован при определении последовательности ДНК см. рис. 3.4.) Каждой гидролизованной связи на геле соответствует полоса, подвижность которой определяется расстоянием от меченого конца до места разрыва. В участке, защищенном от гидролиза РНК-полимеразой, разрывов не происходит и соответствующие полосы на геле отсутствуют. Каждая из двух цепей ДНК, меченных радиоактивным изотопом, может быть проанализирована по отдельности. Сравнивая полученные отпечатки с результатами определения последовательности ДНК, устанавливают нуклеотидную последовательность участка связывания и его местоположение. [c.141]

Эксперимент с использованием метилирующего агента ДМС может быть проведен в обратном порядке. Сначала можно прометилировать ДНК, а затем воздействовать на нее РНК-полимеразой. При этом образуется набор молекул ДНК, метилированных в некоторых, но не во всех возможных положениях. Те молекулы ДНК, которые не смогли провзаимодействовать с РНК-полимеразой, подвергаются обычной обработке. В результате образуются фрагменты, размеры которых при электрофоретическом разделении соответствуют местам разрывов. Это дает возможность локализовать те точки, в которых предшествующая модификация предотвращает связывание РНК-полимеразы с ДНК. Аналогичные эксперименты можно осуществить, проводя алкилирование фос-фодиэфирного каркаса ДНК. [c.146]

В заключение этой главы кратко рассмотрим уже упомянутый метод изотермической амплификации нуклеиновых кислот, осуществляемой на кольцевых ковалентно замкнутых молекулах ДНК по типу катящегося кольца (rolling ir le amplifi ation -R A) [331]. В методе линейной R A используется один праймер, комплементарный кольцевой одноцепочечной ДНК, которая может быть получена денатурацией исходных двухцепочечных молекул. Синтезировав комплементарную цепь, ДНК полимераза начинает вытеснять 5 -конец синтезированной цепи из гибрида, причем процесс продолжается непрерывно на протяжении всей реакции, во время которой фермент совершает множество оборотов вокруг амплифицируемой кольцевой матрицы. Продуктом R A является длинная одноцепочечная ДНК, в которой мономеры, комплементарные исходной кольцевой молекуле, следуют друг за другом в виде конкатемера. Поскольку в этом случае гигантская молекула ассоциирована с единственным праймером, метод R A с успехом используется для амплификации сигнала на микроматрицах [331]. При этом на двумерных и трехмерных микроматрицах имеет место возрастание сигнала в 10 ООО раз по сравнению с сигналом, получаемым от отдельного зонда, меченного флуоресцентным красителем. Ковалентное связывание 5 -концов праймеров для R A с антителами позволяет обнаруживать белки в концентрации до 0,1 пг/мл анализируемой жидкости [332, 333]. [c.250]

Сопряжение полиаденилирования и терминации транскрипции. А. Транскрипция под действием РНК-поли-меразы II (pol II) предположительно прекращается раньше времени в Т-богатых участках (на рисунке они обозначены буквой Т). расположенных в нескольких местах единицы транскрипции. Б. Возможно, связывание РНК-полимеразы с фактором антитерминации (at) ингибирует терминацию в Т-богатых последовательно- [c.45]

В гипофизе глюкокортикоиды увеличивают количество участков связывания РНК-полимеразы на ДНК. Если в гипофизе повысить концентрацию цАМФ, то глюкокортикоиды вызывают противоположный эффект — уменьшают число мест инициации синтеза мРНК. Показано, что цАМФ в комплексе со связывающим белком взаимодействует с негистоновыми белками, отличными от тех, с которыми связываются рецепторы глюкокортикоидов. Вероятно, цАМФ влияет не на связывание гормональных рецепторов с хроматином, а на более поздние процессы, опосредующие действие глюкокортикоидов на транскрипцию. [c.215]

Как предполагают, ДИ-частицы образуются при отсоединении комплекса полимераза — строящаяся цепь от матрицы и завершении репликации на другой матрице или в другом месте той же матрицы. В случае дефектных частиц типа сковорода с ручкой РНК-полимераза с присоединенной дочерней цепью, используя строящуюся цепь как матрицу, возобновляет репликацию в определенном сайте новообразованной цепи, отстоящем от 5 -конца на 43—48 оснований. Этот процесс приводит к появлению комплементарных концов длиной около 50 нуклеотидов (ручка сковороды ). Образование ДИ-частиц типа застежка или шпилька объясняется другой моделью. Согласно этой модели, матрицу реплицируют одновременно две молекулы полимеразы. Вторая молекула, догнав первую, проходит через репликативную вилку и в результате синтезирует РНК, состоящую из двух комплементарных половинок. Поскольку ДИ-частицы описанных двух типов содержат 5 -конец стандартного вируса, они должны были образоваться в ходе синтеза минус-цепи (при использовании плюс-цепи в качестве матрицы). Внутренние делеции, характерные для ДИ-частиц двух других типов, могли образоваться в результате возобновления репликации на той же матрице или матрице такой же полярности, но какой именно, плюс или минус, мы не знаем. Неизвестно также, почему большинство ДИ-частиц относится к классу сковорода с ручкой или шпилька . Возможно, они лучше отбираются по той причине, что содержат предполагаемые высокоэффективные сайты связывания полимеразы как на плюс-, так и на мйнус-цепях в отличие от других ДИ-частиц, содержащих интактные 3 - и 5 -концы стандартного вируса. В пользу этого предположен ния говорит тот факт, что НКЬТ2, идентичный мутантам с внутренней делецией, но содержащий на З -конце 70 дополнительных нуклеотидов, избирательно накапливается при повторных пассажах. [c.433]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология