Гены в оперонах

В особо значительных процессах дифференциальной активации генов, например, при детерминации развития эмбриональной клетки в определенном направлении, участвуют многие гены. Вряд ли можно представить, что включающий фактор, например гормон, отдельно активирует каждый ген или каждую группу генов (оперон), т. е. при упорядочен- [c.391]

На участке ДНК, соответствующем оперону, находятся три структурных гена (z, у и а). Эти гены кодируют р-галактозидазу, гидролизующую лактозу до глюкозы и галактозы, галактозидпермеазу, переносящую лактозу через клеточную мембрану, а также галактозидтрансацетилазу, переносящую ацетильный остаток с ацетил-КоА на галактозу. Кроме структурньгх генов, оперон содержит регуляторные последовательности ген-оператор, примыкающий к З -по-следовательности структурного гена, и ген-регулятор, кодирующий белок-реп-рессор. К гену-оператору примыкает промотор — начальный сайт инициации транскрипции. Белок-репрессор, взаимодействуя с геном-оператором, частично блокирует область промотора. Это препятствует присоединению РНК-поли- [c.471]

Полярность. Некоторые мутации в структурных генах оперона оказывают двоякое влияние на синтез белка они не только приводят к изменению структуры соответствующего полипептида, но и обусловливают уменьшение скорости синтеза тех ферментов, которые кодируются генами, расположен- [c.537]

В свете этих данных становится понятно, почему мутации, уменьшающие сродство оператора к репрессору в 20-30 раз, приводят к конститутивному выражению генов оперона. В пределах генома мутантные сайты могут утратить преимущество в отношении случайных сайтов. Их специфическое сродство к репрессору по сравнению со случайными сайтами оказывается не настолько выраженным, чтобы они могли сохранять свой статус предпочтительных нуклеотидных последовательностей. [c.186]

Репрессор представляет собой вещество белковой природы. Он синтезируется геном, расположенным на каком-то расстоянии от оперона. Этот ген называется геном-регулятором. Ген-регулятор непрерывно посылает в цитоплазму и-РНК, содержащую информацию для синтеза белков-репрессоров. Таким образом, функция гена-регулятора заключается в управлении синтезом молекул репрессора, которые затем соединяются с оператором и воздействуют на механизм включения структурных генов оперона. Работа гена-регулятора, вырабатывающего молекулы репрессора, направляется и контролируется цитоплазмой клетки и зависит от внешних условий. [c.160]

Благодаря созданию клонирующих векторов, способных реплицироваться и стабильно поддерживаться в разных грамотрицательных бактериях, появилась возможность получать библиотеки генов изучаемых бактерий, проводить молекулярно-генетические исследования организации и функционирования хромосомных и плазмидных генов, а также координируемо регулируемых наборов генов (оперонов). С помощью комплементационного анализа удается выявлять гибридные молекулы ДНК, несущие определенные локусы бактериальной хромосомы. При этом комплементация функций возможна и в неродственных, но относительно хорошо изученных бактериях. Рассмотрим некоторые исследования такого типа. [c.228]

Другой пример сильного взаимодействия белка с ДНК—регуляция оперона белком-репрессором. Наиболее изученным примером является 1ас-оперон Е. соИ [25]. Ген-регулятор кодирует синтез белка 1ас-репрессора, который затем связывается с соседним оператором. Связывание с белком-репрессором малой молекулы— индуктора, например изопропилтио-р- )-галактопиранозида, вызывает диссоциацию репрессора с операторного участка. Последующая транскрипция трех соседних генов оперона приводит к биосинтезу трех ферментов — Р-галактозидазы, галактозопермеазы и тиогалактозидтрансацетилазы. 1ас-Репрессор представляет собой тетрамерный белок, состоящий из идентичных субъединиц по 347 аминокислот каждая. Сродство репрессора к последовательности ДНК оператора зависит от ионной силы константа диссоциации в клетке, вероятно, менее 10 " моль/л . Структура участка связывания ДНК в 1ас-репрессоре до сих пор не выяснена, однако удаление трипсином 59 остатков с Л -конца и 20 остатков с С-конца предотвращает связывание. Несколько больше известно об участке связывания индуктора. Измерения флуоресценции показывают, что находящийся в участке связывания индуктора остаток триптофана при связывании перемещается в менее полярное окружение. Изучение изменения флуоресценции методом остановленного потока показывает, что процесс связывания проходит в две стадии. Быстрая начальная стадия подчиняется, как и ожидалось, кинетике второго порядка. Более медленная стадия мономолекулярна и, по- [c.569]

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]

Существуют так называемые мутации оператора (см. гл. XXI), приводящие к включению (или выключению) целой группы генов (оперона), причем влияние таких мутаций проявляется только в г мс-конфигурации. Это означает, что комбинации Oab io и о аЪсЮ по-разному влияют на синтез белков А, В и С. Первая из этих комбинаций возникает при введении о в генотип ОаЬс, а вторая — при введении О в генотип о ab . Переход О -у о может приводить либо к инактивации всех генов оперона (мутанты 0°), либо к их одновременной активации в отсутствие внешнего индуктора (мутанты 0 ). [c.503]

НИМ опероном (рис. 123). Имеется здесь и ген-регулятор, вырабатывающий апорепрессор. Параллель с биосинтезом аргинина можно продолжить если налицо имеется коренрессор, то он связывается с апорепрессором с образованием активного голоренрессора, который и здесь выключает ген-оператор, препятствуя передаче генетической информации, заключенной в структурных генах оперона. Отличие состоит в том, что корепрессор образуется при распаде глюкозы. Если в среде достаточно глюкозы, то в большом количестве образуются также корепрессор и активный репрессор, и, следовательно, синтез ферментов, расщепляющих лактозу, будет подавлен (рис. 129). Это очень рационально. В самом деле, зачем клетке в поте лица синтезировать ферменты для усвоения лактозы, если в ее распоряжении в избытке имеется глюкоза, которую она может реализовать с помощью своих конститутивных ферментов — они-то ведь всегда под рукой. [c.282]

Третий уровень регуляции —генетический контроль, определяющий скорость синтеза ферментов. Скорость метаболического процесса зависит от концентрации активной формы каждого фермента, а она определяется соотношением скоростей синтеза и распада фермента. Скорость синтеза фермента сильно варьирует в зависимости от условий. Ферменты, которые всегда присутствуют в клетке в более или менее постоянных количествах, называются конститутивными. Ферменты, синтезирующиеся в ответ на появление в среде соответствующего субстрата, называются адаптивными, или индуцибельными. Гены, контролирующие синтез адаптивных ферментов, обычно находятся в состоянии репрессии и дерепреСсируются только при наличии индуктора. Иногда происходит репрессия или индукция одновременно целой группы, ферментов, что связано с закодированием этой группы ферментов в ДНК набором последовательно расположенных генов — опероном. Все гены, входящие в состав данного оперона, репрессируются и дерепрессируются одновременно, или координированно. [c.124]

В предыдущих разделах было показтно, что гены, определяющие структуру фэрментов с близкими функциями, сгруппированы на бактериальной хромосоме в оперон и поэтому обеспечивается возможность координированного контроля их выражения благодаря взаимодействию репрессора с общим для всех генов оперона оператором. Хотя взаимодействие репрессора и оператора, безусловно, имеет всеобщее регуляторное значение, этот механизм не может быть единственным, отвечающим за количественный аспект гетерокаталитической функции генетического материала. [c.490]

Дополнительная экспрессия трех последних генов оперона, возможно, обусловлена аминокислотным составом белков. В отличие от других белков продукты генов trpB [c.191]

Недавно группа сотрудников ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов предложила новый принцип экспрессии чужеродных генов, используюниш природный феномен перекрывания сайтов терминации и инициации трансляции в бактериальных оперонах. Согласно этой схеме (рис. 5.5) чужеродный ген встраивается за первым геном оперона таким образом, что сайт инициации трансляции чужеродного гена перекрывается на один нуклеотид с сайтом терминации трансляции первого гена оперона. В этом случае рибосомы, начавише трансляцию первого белка, терминируют его синтез, но не покидают [c.101]

Каждый из регуляторов является рибосомным белком, который связывается непосредственно с рРНК. Его влияние на трансляцию обусловлено способностью связываться также со своей собственной мРНК. В некоторых случаях были охарактеризованы сайты связывания. Например, в опероне L11 белок L1 связывается с сайтом, расположенным поблизости от инициирующего кодона первого гена. Это, по-видимому, подавляет связывание рибосом. Такое подавление влияет на трансляцию обоих генов оперона, вероятно, потому, что между генами L11 и L1 находится всего три нуклеотида. Следовательно, предположение, что гены могут быть транслированы только последовательно, вполне правдоподобно. [c.203]

Транспозирующиеся элементы были открыты при обнаружении вставок (инсерций) нового материала в пределах бактериальных оперонов. Такие вставки локализуются внутри гена и предотвращают его транскрипцию и (или) трансляцию. Кроме того, они могут проявлять полярный эффект, выражающийся в уменьшении степени экспрессии следующих за ними генов оперона. Первоначально определенные как негативные мутации, вставки були идентифицированы благодаря тому, что в отличие от точечных мутаций единственной формой реверсий для них является делетирование встроенного материала. При сравнении последовательностей, присутствующих в различных инсерционных мутантах, оказалось возможным классифицировать несколько дискретных элементов. Каждый тип элемента мог быть встроен в любой ориентации в определенный сайт. [c.459]

Подводя итоги, можно отметить, что для регуляции экспрессии la -оперона используются два типа контролирующих факторов, каждый из которых в свою очередь находится под влиянием условий среды. Взаимодействие репрессор—оператор можно назвать регуляцией по принципу все или ничего . В клетке присутствует всего лищь около 10 молекул репрессора, которые быстро инактивируются даже при низких концентрациях индуктора-производного лактозы. Система взаимодействия комплекса САР—сАМР с соответствующим центром связывания дает возможность более плавно регулировать частоту инициации транскрипции. При низкой концентрации сАМР эта частота невелика, поскольку большинство молекул белка-активатора САР неактивны. При повыщенном уровне сАМР значительная доля белка существует в форме комплекса САР—сАМР, заметно повышающего частоту инициации транскрипции генов оперона. [c.183]

Аттенуатор. Последовательность нуклеотидов, локализованная в лидерной области между промотором и структурными генами оперона, вызывающая прекращение транскрипции в лидерной области. [c.304]

При исследовании природы катаболитной репрессии было показано, что у Е. соИ глюкоза подавляет синтез -галактозидазы и галактозидпермеазы на уровне транскрипции 1ас-оперона. В связи с этим предполагалось, что действие катаболитов опосредовано белковым фактором, который напоминает репрессор и угнетает транскрипцию всех так называемых катаболит-чувст-вительных генов (оперонов). Однако многочисленные попытки идентифицировать катаболит или катаболиты-эффекторы катаболитной репрессии долгое время оставались безуспешными. [c.33]

Обычно гены /йс -оперона очень редко транскрибируются в отсутствие индуктора. Индукция приводит к 1000-кратному повышению активности всех трех белков. Такой же уровень дерепрессии /ас-оперона наблюдается у так называемых конститутивных мутантов, которые делятся на две группы / -мутанты по гену-регулятору и 0 — по оператору. Они различаются по проявлению в мерозиготах, которые можно сконструировать, используя Р -1ас-эписомы (см. гл. 9). В табл. 16.1 показано, что мутации по регулятору а ) рецессивны. Мутации по оператору (ОО обусловливают конститутивное проявление нормального гена Z (и других генов оперона) только будучи физически с ним сцепленными, т. е. в цис-положении. Такие мутации называют цис-доминантными. [c.417]

Схема регуляции /ас-оперона, в которой низкомолекулярный эффектор лактоза служит индуктором, носит название индуци-белъной схемы негативной регуляции. Негативной эта регуляция названа потому, что белок — продукт гена-регулятора, связываясь с оператором, запрещает транскрипцию, т. е. действует негативно на экспрессию генов оперона. [c.418]

Индуктор (лактоза) является субстратом индуцируемого белка (Р-галактозидазы). Многие индукторы одновременно служат субстратами ферментов, которые они индуцируют, однако в роли индукторов могут выступать и соединения, структурно сходные с субстратом, но сами не являющиеся субстратами. И наоборот, соединение может быть субстратом, но не являться индуктором. Нередко какое-либо соединение индуцирует сразу несколько ферментов данного катаболического пути. В этих случаях говорят, что структурные гены, кодирующие группу катабо-лических ферментов, составляют оперой, и все ферменты, кодируемые генами оперона, индуцируются единственным индуктором (координированная индукция). Способность регулировать синтез ферментов с помощью того или иного питательного вещества позволяет бактерии использовать это питательное вещество с максимальным для себя преимуществом в то же время ненужные ферменты бактерия не синтезирует. [c.100]

I 3 Какими преимуществами обладают гены (опероны), имеющие иолее одного промотора [c.37]

Для определения биодоступных форм ртути в водных средах с высоким содержанием ртути (0.1—200 мкг/л) разработан уникальный, не имеющий аналогов, полуколичественный биолюминесцентный метод, позволяющий определять биоусвояемые формы ртути с чувствительностью 0.1—5 мкг/л. Биосенсоры разработаны на основе ртутьустойчивых генных оперонов [c.123]

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]

У эукариот в состав транскриптона, как правило, входит только один ген. Транскриптоны прокариот чаще называют оперонами многие из них содержат по нескольку генов, обычно функционально связанных, например, кодирующих ферменты синтеза той или иной аминокислоты. Существуют опероны, содержащие гены, не кодирующие белков (гены рибосомных РНК, тРНК и др.). Описаны смешанные опероны, включающие гены тРНК и белков. [c.135]

Образование петель постулировано и при репрессии арабинозного оперона агаВАО. Репрессоро.м этого оперона является белок, кодируемый геном агаС. В отсутствие арабинозы АгаС-белок, являющийся димером, репрессирует агабЛО-оперон, а в присутствии арабинозы превращается в активатор, который активирует этот оперон. Кроме того, АгаС-белок как в присутствии, так и в отсутствие арабинозы умеренно репрессирует транскрипцию своего собственного гена, в результате чего концентрация АгаС-белка поддерживается на постоянном уровне. [c.151]

В хромосо.ме Е. соИ имеется 7 копий генов рибосомных РНК-Эти гены организованы в 7 оперонов и располагаются в каждом из них по направлению транскрипции в последовательности 16S— 23S — 5S. Перед каждым опероном располагается по два промотора, Р1 и Р2, отстоящих друг от друга на расстоянии более 100 п. и. Р1 является сильным промотором, Р2 — относительно слабым. [c.154]

Смотреть страницы где упоминается термин Гены в оперонах: [c.429] [c.535] [c.535] [c.483] [c.489] [c.195] [c.198] [c.348] [c.101] [c.102] [c.112] [c.26] [c.158] [c.477] [c.121] [c.22] [c.134] [c.81] [c.112] [c.173] [c.149] [c.158] [c.162]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология