РНК-полимераза открытый комплекс

Закрытый комплекс может обратимо превращаться в открытый комплекс, в котором РНК-полимераза расплетает примерно один виток двойной спирали ДНК в районе стартовой точки — нуклеотида, с которого начинается комплементарное копирование матрицы. В открытом комплексе связь РНК-полимеразы с промотором становится значительно более прочной, чем в закрытом. [c.138]

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]

Наличие цикличности во временном объединении сигма-фактора с минимальным ферментом решает дилемму, стоящую перед РНК-полимеразой привести в соответствие взаимодействие фермента с матрицей при инициации и элонгации. Это в самом деле дилемма, поскольку для инициации требуется прочное взаимодействие только с определенными последовательностями (промоторами), тогда как при элонгации необходимо прочное связывание со всеми последовательностями, вдоль которых происходит движение фермента. Минимальному ферменту присуще высокое сродство к ДНК, которое увеличивается в присутствии новосинтезированной РНК. Однако его сродство к слабым участкам связывания слишком велико, чтобы позволить ферменту эффективно находить промоторы. При этом поиск участков прочного связывания методом проб и ошибок путем ассоциации и диссоциации может длиться много часов. Сигма-фактор значительно ускоряет этот процесс, уменьшая стабильность слабых комплексов. В то же время, стабилизируя ассоциацию в участках прочного связывания, сигма-фактор необратимо сдвигает реакцию в сторону образования открытых комплексов. Но затем действия голофермента парализуются его же собственным специфическим сродством к промоторам. Поэтому, освобождаясь от сигма-фактора, фермент снова способен связываться с любой последовательностью ДНК, что позволяет ему продолжать транскрипцию. [c.135]

Участок матрицы, ассоциированный с ферментом, составляет около 60 нуклеотидов, однако область локального расплетения цепей будет короче, и точно оценить ее размер довольно трудно. Судя по чувствительности ДНК в открытом комплексе к нуклеазе, специфичной к одноцепочечным участкам, длина расплетенного участка равна 12 парам нуклеотидов (гл. И). Если же РНК-полимераз-ная реакция протекает на кольцевых двуспиральных молекулах ДНК, то протяженность неспаренного участка ДНК составляет 17 нуклеотидных пар. [c.135]

Для интерпретации активирующего действия комплекса САР—-сАМР были предложены две модели. В одной из них предполагается, что САР—сАМР, связанный с ДНК, взаимодействует непосредственно с РНК-полимеразой, что облегчает образование так называемого открытого комплекса фермента с промоторной областью ДНК. При этом исходят из того, что РНК-полимераза сама по себе эффективно образовать такой комплекс не может. Другая модель построена на представлении о том, что САР—сАМР при связывании изменяет структуру самого промотора, который после этого оказывается способным взаимодействовать с РНК-полимеразой. Имеется ряд аргументов в пользу каждой из этих моделей, и не исключено, что активация транскрипции САР-бел-ком в различных оперонах может осуществляться разными способами. [c.183]

Образовав открытый комплекс с ДНК, РНК-полимераза способна инициировать цепь РНК за счет соединения двух НТФ. При этом первый НТФ, которым обычно является АТФ или ГТФ (иногда ЦТФ), входит в состав цепи целиком, а второй присоединяется к З -гидроксилу первого с освобождением пирофосфата. Поскольку РНК-полимераза способна осуществить соединение двух НТФ, в ней должно быть по крайней мере два центра их связывания. Для максимальной скорости образования первой межнуклеотидной связи требуются более высокие концентрации инициирующих НТФ, чем НТФ, включающихся в цепь вторыми. [c.22]

БАК, активированный цАМФ, связывается на участке промотора 1ас-оперона перед РНК-полимеразой, по-видимому, контактирует с ней и обеспечивает образование открытого комплекса, необходимого для инициации транскрипции. При этом экспрессия оперона многократно стимулируется. [c.34]

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]

Связывание РНК-полимеразы с ДНК может происходить и в отсутствии субстратов — нуклеозидтрифосфатов (НТФ). В определенных условиях фермент образует прочные комплексы с про-моторными участками, расположенными в начале оперонов. В таком комплексе, по-видимому, происходит локальное раскручивание двойной спирали ДНК, в результате чего основания матрицы становятся доступными для комплементарного копирования. Поэтому такие комплексы получили название открытых . Разные промоторы сильно различаются по скорости открывания, и этим определяется их эффективность чем выше скорость открывания промоторов, тем больше молекул РНК с него синтезируется. [c.22]

Исходный специфический комплекс полимераза — промотор называют закрытым комплексом, так как считается, что основания в цеп ДНК остаются все еще спаренными. Постулируется, что закрытый комплекс находится в равновесии с открытым комплексом, готовым к началу синтеза мРНК переход закрытого комплекса сопровождается значительными конформационными изменениями [39, 40]. В открытом комплексе водородные связи между комплементарными основаниями ДНК-матрицы уже разрушены и основания матрицы доступны для спаривания с поступающими рибонуклеозидтрифосфатами. [c.207]

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]

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]

При наличии субстратов РНК-полимераза в открытом комплексе осуществляет иншдиацию. Первый нуклеотид (обычно это аденозин- или гуанозинтрифосфат) входит в состав цепи целиком, а последующие присоединяются к группе З -ОН предыдущего нуклеотида с образованием фосфодиэфирной связи и освобождением пирофосфата (см. Нуклеиновые кис.юты). На стадии инициации образующаяся РНК связана с матрицей и ферментом непрочно и может отделиться от комплекса. В этом случае РНК-полимераза, не покидая промотора, снова инициирует РНК (такой синтез коротких рибонуклеотидов наз. абортивным). Стадия ини- [c.619]

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]

В представленных последовательностях промоторов Е. соН, наиболее часто используемых в генно-инженерных конструкциях для экспрессии в этих клетках, отмечены различия (выделены курсивом), которые оказывают влияние на эффективность использования промотора РНК-полимеразой ( силу промотора). В конечном счете, сила промотора определяется легкостью образования так называемого открытого комплекса между РНК-по-лимеразой и промотором, в котором происходит стабильное локальное расплетение цепей ДНК, что необходимо для инициации транскрипции. Естественно, легкость такой ферментативной денатурации ДНК зависит от первичной структуры окружающих этот участок последовательностей нуклеотидов. Консенсусная последо- [c.107]

Поскольку РНК-полимеразе необходимо нарушить структуру ДНК, образование открытых комплексов и транскрипция быстрее протекают на отрицательно су-перспирализованной кольцевой ДНК, чем на линейной. То напряжение, которое возникает в двойной спирали в результате суперспирализации, облегчает расплетание двух цепей. Это может иметь важное значение для инициирования транскрипции по крайней мере на некоторых промоторах (гл. 11). Поскольку образование промоторов предполагает разделение цепей ДНК, то открытый комплекс между голоферментом и ДНК менее стабилен в условиях низкой температуры и высокой ионной силы, тог- [c.134]

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]

Общее описание транскрипции ДНК дано в гл. 5. Транскрипция начинается, когда молекула РНК-полимеразы связывается с последовательностью промотора в ДНК. В ходе инициации две цепи ДНК локально расходятся, образуя открытый комплекс, в котором матричная цепь оказывается экспонированной. После образования этого комплекса по-лимераза начинает движение вдоль ДНК, удлиняя растущую цепь РНК в направлении от 5 к 3 путем последовательного добавления рибонуклеозидтрифосфатов. Так происходит до тех пор, пока не будет достигнут сигнал остановки (терминации), где вновь синтезированная цепь РНК и полимераза отсоединяются от ДНК, Таким образом, каждая молекула РНК -это одноцепочечная копия нуклеотидной последовательности ДНК, представляющей относительно короткий участок генома (см. рис. 5-1). [c.144]

Рис 10-17. Схема энхансерного воздействия белка ntr на синтез РНК гена глутамин-синтетазы Е. соИ. Связываясь с расположенными перед геном последовательностями ДНК, этот регуляторный белок повышает скорость транскрипции РНК-полимеразой. Хотя белок присоединяется к этим сайтам даже когда он не фосфорилирован, лишь фосфорилированная форма (ntr -фосфат) может активировать транскрипцию. Вероятно, для функционирования белка необходимы контакты с полимеразой, которые увеличивают присущую этому ферменту способность раскручивать ДНК и образовывать открытый комплекс (см. рис. 9-65), как показано на рисунке (см. рис. 10-18). [c.189]

A. РНК-полимераза в отсутствие п1гС может связываться с промотором гена глутаминсинтетазы, однако она не способна индуцировать транскрипцию, поскольку находится в закрытом комплексе. Взаимодействие с фосфорилированным белком ШгС дает возможность РНК-полимеразе образовать открытый комплекс и таким образом начать транскрипцию. [c.411]

Б. Белок п1гС может связываться со своими сайтами связывания независимо от того, фосфорилирован он или нет, однако активировать РНК-полимеразу он не может, пока не будет фосфорилирован. Лишь фосфорилированный белок ШгС способен связаться с РНК-полимеразой и стимулировать образование открытого комплекса, способствуя таким образом началу транскрипции. [c.411]

Из других экспериментов следует, что агаС в сайте 2 может взаимодействовать с агаС, расположенным в сайте 1, и образовывать при этом петлю ДНК. В отсутствие арабинозы гены araBAD полностью подавлены, возможно, из-за того, что петля препятствует посадке РНК-полимеразы. Если сайт связывания белка агаС делетирован (или белок агаС отсутствует вследствие мутации), петля ДНК не может образоваться и связыванию РНК-полимера-зы ничего не препятствует-в результате наблюдается 10-кратное повышение уровня транскрипции кластера генов araBAD. В присутствии арабинозы (и в отсутствие глюкозы) белок агаС подвергается конформационным изменениям, препятствующим образованию петли ДНК, что также облегчает связывание РНК-полимеразы либо способствует ее превращению в открытый комплекс, и в итоге транскрипция возрастает в 1000 раз. [c.412]

Связывание РНК-по]шмеразы с промотором включает по крайней мере два этапа. На первом РНК-полимераза образует с промотором закрытый комплекс, в к-ром ДНК сохраняет двухспиральную структуру, а РНК-полимераза еще не способна начать синтез РНК. На втором закрытый комплекс превращается в открытый, в к-ром РНК-полиме-раза расплетает примерно один виток двойной спирали ДНК в районе стартовой точки-нуклеотида, с к-рого начинается комплементарное когшрование матрицы. [c.619]

ДНК-полимераза гена 43 обладает обычной 5 —З -синтетической активностью, связанной с 3 —З -экзонуклеазной корректирующей активностью (гл. 32.) Оставшиеся три белка отнесены к полимеразным вспомогательным белкам . Продукт гена 45 является димером. Продукты генов 44 и 62 образуют прочный комплекс, который характеризуется АТРазной активностью и тем, что он увеличивает скорость движения ДНК-полимеразы в 3 раза, от 250 до примерно 800 нуклеотидов/с последнее значение близко к скорости движения ДНК-полимеразы in vivo ( 1000 нуклеотидов/с). Увеличение в скорости не зависит от того, используется одно- или двухцепочечная матрица. В тех случаях, когда ДНК-полимераза фага Т4 работает на одноцепочечной матрице ДНК, скорость ее движения непостоянна. Фермент быстро передвигается в пределах одноцепочечных областей, однако при прохождении через области, имеющие вторичную структуру, образуемую спарившимися внутри цепи основаниями, движение его замедляется. Прохождению ДНК-полимеразы через такие участки способствуют вспомогательные белки. Их роль заключается в увеличении скорости репликации в трудных областях и, следовательно, в поддержании равномерности движения ДНК-полимеразы. Присутствие белков увеличивает сродство ДНК-полимеразы с ДНК, а также ее способность удерживаться на матричной молекуле без диссоциации. Возможно, что белки действуют как зажим , удерживая ДНК-полимеразную субъединицу на матрице более прочно. Для такого эффекта необходимо совместное действие всех трех белков. Подобный тип взаимоотношений оставляет открытым вопрос о том, что является компонентом ДНК-полимеразы, а что-вспомогательным фактором. [c.428]

Если в отношении прокариот такое действие на расстоянии нельзя назвать чем-то необычным, а отношении эукариот этот феномен следует признать широкораспространенным. У прокариот имеется надежное доказательство того, что белки, связавшиеся с отдаленными участками ДНК, действуют по преимуществу так же, как и белки, присоединенные к соседним областям. Например, белок п1гС усиливает способность РНК-полимеразы связываться с промотором и образовывать открытый инициаторный комплекс (см. рис. 9-65). Разделяющая эти сайты ДНК формирует петлю, что позволяет белкам, связавшимся в отдаленных участках, взаимодействовать с полимеразой (рис. 10-17). Такое взаимодействие происходит довольно легко, поскольку ДНК действует как ограничитель и белок, связавшийся даже на расстоянии нескольких тысяч нуклеотидных пар, постоянно сталкивается с промотором (рис. 10-18). [c.189]

Приведу несколько примеров. Одним из первых регуляторных белков был фактор транскрипции РНК-полимеразой П1, открытый Д. Брауном (США) и названный им TFIIIA. Он специфически связывается с промоторной областью генов, транскрибируемых РНК-полимеразой П1, и обеспечивает затем их непрерывную транскрипцию. Интересно, что гистон Н1 препятствует связыванию TFIIIA и блокирует транскрипцию. Однако если комплекс [c.169]

РНК-полимеразы осуществляют последовательное наращивание цепи РНК, используя в качестве субстратов рибонуклеозидтрифосфаты (NTP) и одну из двух нитей ДНК в качестве матрицы. Синтез РНК начинается с присоединения молекул РНК-полимеразы к специальным участкам ДНК - промоторам, определяющим специфические места инициации транскрипции (DeHaseth et al., 1998). Присоединение РНК-полимеразы Е. соИ, содержащей а , к промотору завершается расплетанием 10-15 пар оснований двойной спирали ДНК с образованием так называемого открытого промоторного комплекса, способного к инициации синтеза РНК. [c.113]

При добавлении NTP к открытому промоторному комплексу РНК-поли-мераза синтезирует и тут же высвобождает набор коротких РНК длиной от 2 до 8 нуклеотидов, не теряя прочных контактов с ДНК-матрицей. Переход от этой стадии абортивного синтеза к стадии элонгации сопровождается существенными структурными перестройками комплекса, в результате которых прочность комплекса значительно возрастает (Mooney et al., 1998). Транскрипционный комплекс на стадии элонгации отличается поразительной стабильностью, позволяющей РНК-полимеразе, не покидая матрицы, синтезировать молекулы РНК длиной до 10 н. в случае бактерий и до 106 н. - в случае эукариот (Landi k, 2001). [c.113]

Однако остается открытым вопрос, достаточно ли простого связывания РНК-полимеразы с промотором для локального расхождения цепей вблизи сайта инициации синтеза РНК или РНК-полимераза расплетает спираль в стартовом сайте. Независимо от механизма образование открытого промотор-ного комплекса позволяет РНК-полимеразе осуше-ствить спаривание первого и второго рибонуклеозид-трифосфатов с матричной цепью и катализировать образование первой фосфодиэфирной связи. [c.123]

Различия в эффективности транскрипции индивидуальных генов отчасти зависят от структуры их промоторов. Как прочность взаимодействия РНК-полимеразы с промоторной последовательностью, так и эффективность образования открытого про-моторного комплекса определяются конкретными нуклеотидными последовательностями -35- и -10-участков соответственно. Мутации в этих участках приводят к значительным изменениям способности многих промоторов обеспечивать инициацию транскрипции (рис. 3.10). В некоторых случаях инициацию транскрипции в малоэффективных промоторах облегчают вспомогательные белки, связываюшиеся с ДНК вблизи -35-последовательностей (разд. 3.11.в). Суть подобного феномена до конца не выяснена, но известно, что иногда белки, связываюшиеся с -35-последовательностью, увеличивают вероятность того, что она будет обнаружена РНК-полимеразой и свяжется с ней. Связывание белков-активаторов может привести также к изменению структуры ДНК и тем самым способствовать инициации транскрипции. Изменение топологической структуры ДНК —особенно увеличение числа отрицательных сверхвитков—также может приводить к повышению или снижению эффективности некоторых промоторов. [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология