Оператор связывание репрессора

Механизмы репрессии и индукции во многом близки между собой, иногда говорят, что оба процесса подобны двум сторонам одной медали. В управлении обоими важную роль играет вещество — репрессор, который может вызвать либо синтез всей группы ферментов, осуществляющей цепь реакций, либо подавить его, полностью парализовать. Действие репрессора определяется влиянием на него химического соединения — метаболита клетки, играющего роль регуляторного сигнала. Это тот самый метаболит (например, Ь-изолейцин), который является конечным продуктом реакции и которого в клетке нужно то больше, то меньше. Если в системе накопится его избыток, он может соединяться с репрессором, либо последний может оставаться свободным. При связывании репрессор либо активируется, либо инактивируется в зависимости от того, какая система имеет место в данном случае — репрессируемая или индуцируемая. В активном состоянии репрессор соединяется со специальным участком ДНК (геном-оператором), который выключает все структурные гены, [c.89]

Если молекула какого-либо корепрессора связывается своим активным участком с молекулой репрессора, то она усиливает эффект от связывания репрессора с геном-оператором. При этом происходит инактивация гена-оператора, что фактически препятствует включению структурных генов. [c.178]

В данном случае действует репрессор другой природы. В свободном состоянии такой репрессор не присоединяется к оператору он имеет специфический участок связывания с продуктом, и к оператору присоединяется комплекс продукт — репрессор. Было высказано предположение, что связывание репрессора с продуктом вызывает в последнем конформационные изменения, в результате которых в продукте формируется центр, специфически связывающийся с оператором. Таким образом, продукт фактически действует как корепрессор. Можно рассматривать этот механизм как противоположный индукции, так как в данном случае маленькая молекула (продукт) дает возможность репрессору связаться с оператором, в то время как при индукции она предотвращает такое связывание. [c.65]

Следовательно, в основе обычного механизма репрессии лежит связывание репрессора с оператором, перекрывающего, по крайней мере частично, последовательность, которая должна узнаваться РНК-полимеразой. Перекрывание не всегда происходит в одной и той же области промотора. Например, у фага лямбда оператор лежит в области, расположенной слева от промотора (гл. 16). Однако общий принцип сводится к тому, что связывание репрессора с оператором мещает РНК-полимеразе подойти к своему промотору, что препятствует инициированию транскрипции. [c.182]

Роль N-концевой области в специфическом связывании репрессора с ДНК подтверждается также локализацией в соответствующей части молекулы ДНК мутаций прочного связывания . Такие мутации повышают сродство репрессора к оператору, причем иногда в такой степени, что он не может отделяться от него даже в присутствии индуктора. Это редкий тип мутаций. [c.184]

Способность больщого числа неспецифических сайтов успещно конкурировать с небольшим числом сайтов с высоким сродством свидетельствует о том, что связывание репрессора с оператором должно отличаться высокой чувствительностью как к общей концентрации ДНК, так и к общей концентрации репрессора в клетке. Разница в степени выражения лактозного оперона в его индуцированном и репрессированном состоянии может быть [c.187]

РНК-полимеразы связываться с промотором с образованием стабильного инициирующего комплекса. Однако при сопоставлении способов взаимодействия белков обнаруживается их значительная вариабельность. Например, даже такие простые взаимодействия, как связывание репрессора с оператором или БАК с промотором, осуществляются в оперонах gal и la по-разному. [c.201]

Связывание репрессора с оператором Or препятствует использованию промотора Pr. В результате экспрессия гена его и других правосторонних ранних генов оказы- [c.212]

Рис. 16.11. Каждый оператор содержит три сайта связывания репрессора, перекрывающиеся с сайтом связывания РНК-полимеразы.

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]

Механизм репрессии конечным продуктом на уровне транскрипции стал проясняться с 50-х гг. Больщой вклад в это внесли работы Ф. Жакоба и Ж- Моно. Было показано, что наряду со структурными генами, кодирующими синтез ферментов, в бактериальном геноме существуют специальные регуляторные гены. Один из них — ген-регу-лятор (ген R), функция которого заключается в регуляции процесса транскрипции структурного гена (или генов). Ген-регулятор кодирует синтез специфического белка — репрессора. Репрессор — аллостерический белок, имеющий два центра связывания один центр узнает определенную последовательность нуклеотидов на участке ДНК, называемом оператором (ген О), другой — взаимодействует с эффектором. Ген-оператор расположен рядом со структурным геном (генами) и служит местом связывания репрессора. В отличие от операторных генов гены-регуляторы расположены на некотором расстоянии от структурных генов (продукты регуляторных генов — репрессоры являются свободно диффундирующими белковыми молекулами). [c.118]

Представим себе димер репрессора, который приближается к свободному оператору. Хотя репрессор может попробовать связаться с каждым из трех участков, обычно он закрепляется на 0 1, как это показано на рис. 1.16 другими словами, 0 1 обладает наибольшим сродством к репрессору из трех участков связывания. Этот акт связывания сразу же увеличивает сродство Of 2 ко второму димеру репрессора, так как второй димер контактирует не только с 0 2, но и с уже связавшимся репрессором. Результат взаимодействия между репрессорами, находящимися на участках 0 1 и 0 2, состоит в том, что эти два участка заполняются практически одновременно. [c.31]

Рис 4 12 Связывание репрессора с ДНК Штриховая кривая-пример так называемой кривой Михаэлиса Ментен Она описывает реакцию связывания когда димер репрессора стабилен при любых концентрациях и с операторным участком OrI связывается единственный димер В действительности свя зывание с ДНК фага /. описывается сигмоидной кривой (Строго говоря под концентрацией репрессора должна подразумеваться концентрациям свобод кого репрессора [R] т е общая концентрация репрессора [Rt] минус кон центрация репрессора связанного с оператором [Or] Однако в данном случае репрессор находится в большом избытке по отношению к оператору поэтому [c.98]

Правый оператор состоит из трех участков связывания репрессора длиной 17 пар оснований каждый. [c.104]

На рис. 4.17 указаны некоторые мутации, обнаруженные в Or. Почти каждое звено оператора может быть местом возникновения мутации, приводящей к уменьшению эффективности связывания репрессора и (или) Сго. Наибольшее влияние на связывание репрессора оказывают мутации в звеньях 2, 4 и 6, и, как видно из табл. 2.2, именно эти положения наиболее консервативны. Основания в остальных положениях используются репрессором и Сго для того, чтобы различать операторные участки (см. рис. 2.11). Мутации, произошедшие в звеньях между операторными участками,-1// - 1 и Pr I 16-не влияют на связывание репрессора и Сго. [c.106]

В каком порядке должны заполняться участки Or, чтобы вначале произошло включение Pr и выключение Pr. а затем выключение Prm Для ответа на этот вопрос были проведены эксперименты, подобные представленным на рис. 4.20, но теперь Х-операторы несли мутации в двух операторных участках каждый. Эти мутации подавляли связывание репрессора с поврежденными участками, но промоторы оставались неповрежденными. Это позволило изучить эффект связывания репрессора только с одним из участков. Результаты можно суммировать следующим образом. [c.110]

Структура комплекса операторов с репрессором, имеющим N-концевые руки подобно Х-репрессору, не исследована методом рентгеноструктурного анализа, поэтому нам приходится судить о функции рук на основании более косвенных данных. Эксперименты по защите от метилирования под действием ДМС показывают, что руки образуют специфические контакты со звеньями G в большом желобке на задней стороне спирали (рис. 4.16). При связывании с 0 1 репрессор или его N-концевой домен защищает от метилирования семь гуаниновых звеньев. Атомы N7 пяти из этих звеньев, которые подвергаются метилированию, расположены в большом желобке на передней стороне двойной спирали, а два атома N7 в положениях 8 и 9 смотрят в большой желобок на задней стороне. [c.122]

Этот эксперимент показал, что метилирование G в положе-гши 4 оператора подавляет связывание репрессора и Сго дикого типа, но не оказывает никакого действия на связывание мутантных белков. Оба мутантных белка связываются слабее, [c.123]

Итак, эффективность связывания репрессора с оператором определяется двумя величинами и [Ях]/[Ву]. В на- [c.136]

Два оператора имеется в галактозном опероне. Один из них располагается в районе —60 п. н. промотора, другой — в районе -г55 (рис. 92). Показано, что связывание репрессора с операторами ие мешает связыванию БАК и РНК-полимеразы с промотором. Поскольку для эффективной репрессии нужны оба оператора, пред-лолагается, что молекулы репрессора, расположенные на операторах, взаимодействуют друг с другом, образуя петлю ДНК- Такая конформация каким-то образом мешает инициации транскрипции. [c.151]

Непосредственно по соседству с промотором расположен оператор (о)—место связывания репрессора (R). Когда оператор свободен, транскрипция запускается и, пройдя операторный участок, доходит до генов, детерминирующих синтез трех указанных выше белков. Но если оператор связан с репрессором, транскрипция блокируется. В то время когда была впервые предложена модель оперона, химическая природа репрессора была неизвестна. Сейчас, однако, уже известно, что в некоторых случаях 1репрессорами служат белки. Все хорошо изученные репрессоры представляют собой олигомерные белки, способные подвергаться аллостерическим изменениям. Так, /а/ -репрессор состоит из четырех идентичных субъединиц с мол. весом 37 200, каждая из которых содержит 347 аминокислотных остатков. В каждой субъединице имеется один участок для связывания с оператором и другой (аллостерический) для связывания с эффектором (на рис. 15-3 для простоты вместо четырех субъединиц изображены только две). [c.202]

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]

Е. соИ находится в репрессированном состоянии, т. е. он выключен белком-репрессором, блокирующим транскрипцию /ас-оперона. Индукция, или включение /ас-оперона происходит при добавлении в среду лактозы или изопро-пил-Р-В-тиогалактопиранозида (ИПТГ). Оба этих соединения предотвращают связывание репрессора с /ас-оператором, и транскрипция возобновляется. [c.107]

Молекулярная масса /ас-репрессора составляет приблизительно 150000. В отсутствие индуктора он обладает исключительно высоким сродством к соответствующему участку ДНК Е. oli 50%-ное (по отношению к максимальному уровню) связывание репрессора с оператором достигается при концентрации репрессора 10" М. На рис. 29-26 представлена электронная микрофотография 1ас-ре-прессора, прикрепленного к операторному участку ДНК Е. сой. [c.958]

Рис. 16.8. Модель регуляции образования биосинтетических ферментов, осуществляемой путем репрессии конечным продуктом. В отсутствие конечного продукта происходит синтез фермента. Эффективный репрессор, блокирующий оператор ( активированный репрессор ), образуется только при связывании конечного продукта или корепрессора с апорепрессором.

Репрессор связывается с ДНК, содержащей последовательность ia -оператора дикого типа, при этом ДНК должна иметь двухцепочечную форму. Связывания репрессора не происходит, если ДНК выделена из мутанта о". При добавлении ИПТГ репрессор отделяется от [c.181]

Исходное событие при установлении лизогении-это связывание репрессора с Ol 1 и Or 1. Связывание в первых сайтах будет быстро способствовать кооперативному связыванию другого димера репрессора с операторами Ol2 и Or 2. Это выключит синтез белка Сго и включит синтез репрессора с использованием промотора Рм- [c.219]

Для объяснения этих наблюдений Жакоб и Моно в 1961 г. выдвинули предположение о том, что транскрипция генов Z, У и Л находите под контролем регуляторного участка, названного оператором (ген О ) Они также предположили, что регуляция транскрипции на операторном участке осуществляется репрессором, продуктом гена I . Для репрессо-ра были постулированы две функции. Одна из них-это связывание с оператором, подавляющее транскрипцию. Другая-связывание с индуктором. Авторы гипотезы предположили, что связывание репрессора [c.174]

В лизогенной бактерии, содержащей фаг X в состоянии профага, Х-репрессор связывается преимущественно с OrI, и при этом за счет кооперативных взаимодействий способствует связыванию другой димерной молекулы репрессора с участком Or2 (рис. 41.8). Из трех участков оператора наименьщим сродством к репрессору характеризуется участок Or3. Связывание репрессора с OrI приводит к двум основным эффектам. Во-первых, РНК-полимераза не может связаться с правонанравленным промотором, и, следовательно, сго-ген не экспрессируется. Во-вторых, как сказано выше, репрессорный димер, связавшись с 0 1, усиливает связывание другого ди- [c.115]

Из трех участков оператора наименьшим сродством к репрессору характеризуется участок ОцЗ. Связывание репрессора с 0 1 приводит к двум основным эффектам. Во-первых, РНК-полимераза не может связаться с правонаправленным промотором, и, следовательно, сго-ген не экспрессируется. Во-вторых, как сказано выше, репрессорный димер, связавшись с 0 1, усиливает связывание другого ди- [c.115]

Сайты связывания репрессоров и активаторов. То, что регуляторы транскрипции должны присоединяться к выделенным местам на молекуле ДНК стало понятно сразу после их открытия. Многие промоторы регулируются своими репрессорами, которые присоединяются к участку ДЖ, называемом оператором. Xopomo изученными примерами являются регуляторные области генов la (Gilbert et al., 1976), trp (Bennett, [c.115]

Несмотря на некоторые различия в деталях, следующие положения справедливы для всех трех фагов Правый оператор содержит три участка связывания репрессора, два из которых, OrI и Or2, заняты репрессором в состоянии лизогении В этом состоянии играют важную роль кооперативные взаимодействия между соседними димерами репрессора Мономеры репрессоров состоят из двух структурных доменов и находятся в равновесии с димерами, которые связываются с ДНК Димеры репрессора, занимающие участки OrI и Or2, выключают транскрипцию с Pr и включают транскрипцию с RM При индукции УФ-облучением репрессор расщепляется и тем самым инактивируется, после этого первым синтезируется белок Сго с промотора Pr Сго прежде всего связывается с Or3, чтобы выключить синтез репрессора, а затем-с OrI и Or2, чтобы снизить уровень транскрипции ранних генов литического цикла Тот факт, что все эти явления широко распространены, свидетельствует об их исключительной роли в механизме переключения [c.41]

В лизогенных клетках продукт гена с1 - репрессор - выключает все фаговые гены, кроме с1, в том числе гены, необходимые для литического роста фага. Гены сП и III участвуют в установлении лизогенного состояния на ранней стадии заражения, но не нужны для поддержания состояния лизогении. Как мы уже знаем, белок СИ при участии белка СИ1 включает транскрипцию гена с1. Фаг X vir содержит мутации в местах связывания репрессора, которые теперь называются операторами репрессор не может связаться с такими мутантными операторами, и потому X vir вызывает литическую инфекцию даже в присутствии репрессора. Чтобы фаг X стал вирулентным, в нем, как нам теперь известно, должны возникнуть мутации в двух операторах, Ol и 0 . [c.86]

Рис 4 4 Гены /ас-оперона /ас-Репрессор выключает три гена, которые считываются в виде одной молекулы РНК и кодируют ферменты метаболизма лактозы Соединение ИПТГ (изопропилтио-Р-галактозид) напоминает лактозу и индуцирует все три гена одновременно При связывании с индуктором репрессор не разрушается, а модифицируется таким образом, что теряет сродство к оператору /ас-Репрессор осуществляет только негативную регуляцию, и кодирующий его ген lad все время транскрибируется с малой эффективностью На рисунке не изображен БАК, который помогает полимеразе связаться с промотором и начать транскрипцию в присутствии сАМР, если свободен /ас-промотор [c.89]

Во многих точках последовательности операторного участка длиной 17 пар оснований можно произвести замену пар оснований, приводящую к уменьшению эффективности связывания репрессора с данным участком. Много мутантных операторов содержат ДНК фагов Xvir, которые способны расти в присутствии Х-репрессора. Первый из выделенных фагов Xvir содержал мутации в 0 , OrI и Or2. Если в дальнейшем использовать этот фаг для отбора мутантов, способных расти при более высоких концентрациях репрессора, чем в данном лизогене, то можно выделить новые мутанты, несущие допол- [c.105]

Доля времени, в течение которого оператор бывает связан с репрессором, определяется двумя факторами сродством репрессора к оператору и концентрацией репрессора, доступного для взаимодействия с оператором. При данном уровне сродства чем выше концентрация репрессора, тем выше степень заполнения оператора. Количество свободного репрессора в клетке может значительно уменьшаться за счет его взаимодействия с неоператорными участками. Один из способов увеличения эффективности специфического связывания репрессора состоит в том, чтобы вместо одного операторного участка использовать два или более участков, с которыми репрессор связывается кооперативно. [c.134]

Эта модель предполагает наличие дополнительного (кроме репрессора) регуляторного белка (МРБ), имеющего трансмембранную ориентацию и способного подвергаться конформациои-ному переходу при присоединении субстрата на внешней стороне клеточной мембраны. В результате такого перехода регуляторный белок должен приобретать сродство к репрессору и способность связывать его па внутренней поверхности клеточной мембраны. Связывание репрессора белком МРБ должно приводить к освобождению оператора генетического локуса, кодирующего белковый компонент транспортной системы, что вызывает индукцию транскригщии этого локуса. [c.61]

Позитивная и негативная регуляция. Негативная регуляция инициации транскрипции, или репрессия, осуществляется белками-репрессорами, которые связываются с операторами. Поскольку последовательности оператора и промотора часто перекрываются, связывание репрессоров со своими операторами офаничивает доступ РНК-полимеразы к промотору, подавляя тем самым инициацию транскрипции. Позитивная регуляция может осу- [c.174]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология