Транскрипция регуляция специфичности

Рис. 39.8. Схема организации регуляторных блоков типичного эукариотического гена. В функциональном гене можно выделить регуляторную и структурную области, разделенные сайтом инициации транскрипции (показан стрелкой). Регуляторная область состоит из двух элементов, определяющих базовый уровень экспрессии. Проксимальный элемент, ТАТА-бокс, направляет РНК-полимеразу к сайту инициации транскрипции и, следовательно, определяет точность начала синтеза РНК. Другой регуляторный элемент (upstream) контролирует частоту, с которой происходит инициация транскрипции. Наиболее изученным регуляторным элементом этого класса является так называемый СААТ-бокс, однако в других генах могут использоваться и иные элементы. В регуляции экспрессии участвуют также энхансеры и сайленсеры— элементы, усиливающие или ослабляющие базовый уровень транскрипции, и элементы, регулирующие экспрессию определенных генов в ответ на различные сигналы (включая гормоны, тепловой шок, ионы металлов, некоторые химические препараты). Сюда же относятся и функционально подобные элементы, обусловливающие тканевую специфичность экспрессии генов. Возможно, что два последних блока регуляторных элементов функционально перекрываются (показано соединяющей линией). Зависимость функции элемента данного типа от ориентации указана стрелками. Так, проксимальный элемент обязательно должен быть в ориентации 5 - У. СААТ-бокс и аналогичные ему элементы наиболее эффективно работают в ориентации 5 - 3, но некоторые функционируют в обеих ориентациях. Разорванные линии между квадратами указывают на то, что положения данных элементов относительно сайта инициации транскрипции строго не фиксированы. В действительности элементы регуляции экспрессии могут быть расположены также и правее (т. е. ближе к З -концу) сайта

Положительная или отрицательная регуляция определяется типом белков, вовлеченных в механизм регуляции. Получены доказательства существования минимум 3 типов белков, участвующих в регуляции процесса инициации транскрипции, опосредованного через РНК-полимеразу специфические факторы, репрессоры и активаторы. Первые вызывают изменение специфичности РНК-полимеразы к данному промотору или группе промоторов репрессоры связываются с промотором, блокируя тем самым доступ РНК-полимеразы к промотору активаторы, напротив, связываются вблизи промоторного участка, повышая связывание промотора и РНК-полимеразы. [c.538]

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]

В основе регуляции экспрессии генов вирусов млекопитающих лежат те же принципы, что и в основе регуляции экспрессии клеточных генов. Как и промоторы большей части эукариотических генов класса II, промоторы вирусов состоят из проксимальных регуляторных элементов, как правило, входящих в последовательность, непосредственно окружающую точку начала транскрипции и простирающуюся до пары оснований- 100, и дистальных регуляторных элементов, чаще всего расположенных между парами оснований —100 и —300, которые обеспечивают экспрессию гена, специфичную для данной ткани или данной стадии развития организма (рис. 8.27). Регуляторные последовательности, находящиеся внутри единицы транскрипции или за ней, насколько известно, не входят в состав вирусных промоторов. [c.48]

Иммуноглобулиновые гены цис-элементы. Отличительным свойством генов иммуноглобулинов (Ig) и рецепторов Т-клеток (T R) является то, что их //wi-действующие регуляторные элементы далеко отстоят друг от друга в геноме клеток зародышевой линии и сближаются в результате рекомбинации на определенных стадиях развития лимфоидных клеток (разд. Ю.б.в). Такие перестройки приводят к перемещению сигналов транскрипции, находящихся на 5 -концах каждого гена Ig, к элементам энхансера, расположенным в интронах, в случае генов как тяжелых (IgH), так и легких (IgL) цепей Ig (рис. 10.67 и 10.68). Аналогичные перестройки приводят к сближению в процессе онтогенеза Т-клеток соответствующих промоторов и энхансеров, которые регулируют транскрипцию генов, кодирующих две полипептидные цепи T R (рис. 10.74). Таким образом, специфичность экспрессии генов Ig и T R регулируется с помощью двух механизмов. Один из них определяет, когда и в каких клетках должны произойти перестройки этот этап является важной предпосылкой активации транскрипции. Второй механизм зависит от взаимодействий между перестроенными элементами и факторами транскрипции, доступность и активность которых дифференциально регулируются в ходе созревания В- и Т-клеток. Здесь мы остановимся на втором способе регуляции генов IgH и IgL(x) в В-клетках. Мы рассмотрим природу и организацию элементов, участвующих в регуляции транскрипции генов Ig, факторы транскрипции, которые связываются с этими элементами, и те молекулярные особенности, которые обусловливают способность факторов активировать транскрипцию. Аналогичные элементы и факторы участвуют в регуляции транскрипции генов а- и Р-цепей T R в Т-клетках. [c.61]

Итак, регуляция активных генов осуществляется с помощью различных регуляторных белков-репрессоров и активаторов транскрипции. С физической точки зрения наиболее интересным свойством этих белков является их способность у.чнавать специфические нуклеотидные последовательности ДНК. Установлено, что в комплексе с регуляторными белками сохраняется обычная -подобная конформация ДНК. Узнавание белками их специфических связывающих мест на ДНК основывается на прямом чтении белком последовательности оснований в узкой и/или широкой бороздках ДНК. Специфичность связывания обеспечивается образованием большого числа водородных связен и других слабых взаимодействий между функциональными группами белка и основаниями ДНК. Одна и та же последовательность оснований может быть прочитана как со стороны узкой, так и со стороны широкой бороздки ДНК. Однако характер и пространственное расположение функциональных групп оснований — потенциальных доноров и акцепторов водородных связей— в узкой и широкой бороздках ДНК значительно отличаются. Поэтому часто говорят о двух каналах передачи информации. В узкой бороздке ДНК атомы 02 пиримидинов и N3 пуринов могут служить в качестве акцепторов водородных связей, в то время как 2-аминогруипа гуанина часто является донором водородной связи. Важной особенностью структуры ДНК является пространственная эквивалентность положений всех этих акцепторных групп для пуриновых и пиримидиновых оснований, находящихся в одной и той же полинуклеотидной цепи. Кроме того, атомы N3 пурина и 02 пиримидина в каждой паре оснований связаны осью симметрии второго порядка. Поэтому при чтении текста со стороны узкой бороздки ДНК АТ- и ГЦ-пары легко узнать, в то время как АТ- и ТА-пары различить трудно, так как оии несут геометрически эквивалентные группы сходной химической природы. [c.290]

У бактерий появление многих ферментов зависит от присутствия субстрата в среде. Это появление фермента называют индукцией в том случае, когда оно является результатом синтеза de novo. По-видимому, регуляция синтеза в этом случае осуществляется на уровне транскрипции части ядерной ДНК и образования информационной РНК, специфичной для данного фермента. Точные детали этого процесса еще не исследованы [10]. [c.18]

Представление о том, что связывание гормон-рецепторного комплекса со специфическими участками хроматина регулирует транскрипцию определенных генов, получило всеобщее признание, однако прямо идентифицировать эти специфические участки невероятно трудно. Главный источник затруднений-неспецифическое связывание рецепторов с ДНК. Далее, для регуляции 50 генов может быть достаточно связьгаания лишь малой доли тех 10000 гормон-рецепторных комплексов, которые содержатся в клетке. А между тем даже 10000 рецепторов составляют по весу всего только 1/50000 часть общего клеточного белка поэтому в высокоочищенном виде рецепторный белок удалось получить лишь в очень малом количестве. В связи со всем этим трудно было выяснить, чем определяется специфичность действия рецепторов для стероидов-узнаванием определенных последовательностей ДНК, особых хромосомных белков или и тем и другим одновременно. Однако недавно с помощью методов генной инженерии удалось клонировать один ген, регулируемый кортизолом, и таким образом получить в большом количестве соответствующую ДНК. Было показано, что очищенный рецептор кор- [c.258]

Интересно, что собственно РНК-полимеразная реакция может осуществляться в более простой системе, так как РНКП фагов ТЗ и Т7 представляют собой мономерные полипептиды с молекулярной массой около 110 тыс. Поэтому можно сделать вывод, что сложное устройство бактериальной РНКП, с одной стороны, обусловлено необходимостью специфичного взаимодействия с большим числом промоторов, а с д1)угой создает потенциальную возможность регуляции скорости транскрипции за счет модификации структуры самой РНКП. [c.35]

В ходе наших исследований у дрозофилы был обнаружен кластер генов, экспрессирующихся в ходе сперматогенеза. На этой модельной системе мы исследуем механизмы транскрипционной регуляции семенник-специфичных генов. Изучаются как промоторные области генов, входящих в кластер, с целью выявления в них участков, необходимых для транскрипции в семенниках, так и дальнодействующие транскрипционные регуляторы (энхансеры и инсуляторы), вероятно, присутствующие в кластере. Предполагается также исследование состояния хроматина в кластере на разных стадиях сперматогенеза. Мы надеемся, что раскрытие системы активации транскрипции в первичных сперматоцитах у самцов дрозофилы позволит в дальнейшем легче понять механизм транскрипционной регуляции, действующий в ходе образования спермы у млекопитающих и человека. [c.43]

Обычно энхансеры соверщенно разных генов класса II взаимозаменяемы. В качестве примера можно привести энхансеры регуляторных областей вируса лейкоза мышей и 8У40. Более того, энхансер 8У40 может функционировать в самых разных дифференцированных тканях млекопитающих он также стимулирует транскрипцию у амфибий, в клетках растений и даже у дрожжей 5. ротЬе. Энхансер часто обусловливает временную и клеточную специфичность активации транскрипции гена. Например, как мы увидим позже, при обсуждении регуляции транскрипции клеточных генов, энхансеры, ассоциированные с некоторыми генами, оказываются активными только на определенных стадиях развития (разд. [c.52]

Для точной и эффективной транскрипции генов класса III при участии препаратов очищенной РНК-полимеразы III нужны еще некоторые белки. Конкретный набор необходимых факторов транскрипции варьирует среди различных генов класса III и зависит от локализации и типа элементов, ответственных за регуляцию транскрипционной активности генов. В большинстве случаев необходимые факторы транскрипции относятся к уникальным факторам, характерным только для экспрессии генов класса III. Но некоторые гены класса III, зависящие от 5 -регуляторных элементов (например, гены тРНК и малых ядерных и цитоплазматических РНК), нуждаются в дополнительных факторах транскрипции, вероятно родственных тем белкам, которые, как полагали ранее, специфичны в отношении транскрипционных комплексов с участием РНК-полимеразы II (разд. 8.3.з). Терминация транскрипции генов 5S-pPHK, по-видимому, опосредуется только РНК-полимеразой III, хотя для других генов класса III, возможно, необходимы связанные с ней факторы транскрипции. [c.91]

Следовательно, белки с лейциновой молнией связываются с ДНК кооперативно, особенно если участок связывания имеет ось симметрии 2-го порядка. В этом случае каждый основный домен связывается с половиной сайта. Гетеродимеры тоже должны связываться с гакими палиндромными сайтами кооперативно, но при этом одна из субъединиц будет оказывать влияние на специфичность или стабильность взаимодействий. Гетеродимеры могут также специфически связываться с двумя или несколькими участками. Это позволяет им по-раз-ному взаимодействовать с близкородственными последовательностями или регулировать транскрипцию с промоторов, имеющих разное устройство некоторых сигнальных последовательностей. Совершенно очевидно, что регуляция транскрипции опосредуется сложными взаимодействиями между белками и соответствующими последовательностями ДНК, и существование гетеродимерных факторов переводит регуляцию транскрипции на новый, более высокий уровень. [c.133]

Здесь мы остановимся на некоторых из упомянутых модификаций и рассмотрим их влияние на экспрессию генов. Поскольку данные регуляторные механизмы не являются ген-специфичными, а влияют на экспрессию многих генов, мы назовем их глобальными. Для иллюстрации участия нетранскрипционных механизмов в регуляции содержания мРНК мы приведем два примера. В одном случае речь идет о посттранскрипционном избирательном разрущении мРНК, в другом-о новом способе регуляции синтеза дрожжевого фактора транскрипции на уровне трансляции. [c.136]

Идентифицированы и очищены белки, специфичные для Z-ДНК. Например, некоторые из этих белков связываются с энхансером промотора ранней области генома SV40. И все же, несмотря на существование Z-ДНК-сегментов в области регуляции транскрипции или по соседству с ней и белков, узнающих Z-ДНК. вопрос об участии этой формы ДНК в регуляции транскрипции пока остается открытым. Известно об одном случае участия белка, связывающего Z-ДНК, в рекомбинации ДНК, но и здесь конкретный механизм влияния ДНК-связывающего белка и конформации на рекомбинацию остается неясным. [c.139]

Смотреть страницы где упоминается термин Транскрипция регуляция специфичности: [c.189] [c.45] [c.46] [c.178] [c.118] [c.37] [c.426] [c.87] [c.34] [c.38] [c.42] [c.46] [c.46] [c.29] [c.40] [c.61] [c.87] [c.128] [c.130] [c.172] [c.157] [c.464] [c.184] [c.42] [c.123] [c.195]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология