Репрессоры взаимодействие с индуктором и оператором при

Рис. 29-25. Схематическое изображение la -one-рона. Три структурных /ас-гена z, у и а расположены рядом. Перед ними находятся два регуляторных участка-р (промотор) и о (оператор). Рисунок дан не в масштабе участки р и о очень малы по сравнению с генами. Регуляторный ген i кодирует белок-репрессор. Этот белок имеет два центра связывания один для оператора, другой для индуктора. Активная форма белка-репрессора может присоединяться к оператору, препятствуя тем самым связыванию РНК-полимеразы и последующей транскрипции структурных генов z, у и а. В этих условиях Р-галактозидаза и два других белка клетками не синтезируются. Однако, если в среде вместо глюкозы присутствует лактоза, индуктор соединяется с репрессором, переводя его в неактивное состояние, в котором тот не способен взаимодействовать с оператором. В этом случае РНК-полимераза может связаться с промотором, пройти через зону оператора и начать транскрибировать три структурных гена с образованием полигенной мРНК, которая кодирует синтез трех ia -белков в рибосомах. Более детально функция промотора рассмотрена на рис. 29-27. Лактоза сама по себе не служит индуктором ас-оперона эту функцию выполняет ее изомер аллолактоза, образующаяся из лактозы.

Рис. 15.6. Взаимодействие репрессора, индуктора и оператора при регуляции транскрипции генов лактозного оперона Е. соН. А.

По Моно и Жакобу, репрессор — аллостерический белок. Его молекула имеет два специфических участка один из них соединяется с метаболитом и находится с ним в типично кодовых отношениях, а другой настроен на оператор, причем связывание того или иного метаболита может усилить или ослабить взаимодействие с оператором, вызывая эффекты репрессии или, наоборот, индукции. Таким путем разнообразные кодовые воздействия метаболита на репрессор выражаются включением или торможением сложной биохимической машины. Индукторы чаще включают катаболические (т. е. разлагающие) системы, а репрессоры регулируют анаболические (т. е. синтезирующие) механизмы. [c.190]

Свободный репрессор соединяется с оператором и тем самым запрещает (репрессирует) транскрипцию оперона. Лактоза, которая в данной системе служит индуктором, взаимодействует с репрессором, в результате чего он уже не может соединиться с оператором. Свободный оператор обеспечивает начало транскрипции всего оперона. РНК-полимераза связывается с промотором (см. гл. 15) и обеспечивает синтез иРНК. [c.417]

Возможно, что репрессор является аллостерическим белком с двумя активными центрами, одни из которых способен реагировать с оператором, а второй—с молекулой индуктора или ингибитора. Было высказано предположение, что вследствие взаимодействия репрессора с индуктором может изменяться его конформация, так что ои теряет способность реагировать с оператором, который при этом дерепрессируется . [c.461]

Рис. 29-27. А. Регуляторные участки ia -onepo-на. САР-участок промотора способен связывать САР лишь в том случае, если он находится в комплексе с сАМР, РНК-полимераза мо,-жет попасть в участок первоначального связывания только при условии, если САР-участок занят. Репрессор взаимодействует с оператором лишь в отсутствие индуктора. Б. Три структурных гена Z, у и а ас-оперона транскрибируются при условии, что в среде нет глюкозы, а присутствует лактоза. В этом случае оператор свободен от репрессора и комплекс САР-сАМР соединяется с промотором, позволяя РНК-полимеразе попасть в участок первоначального связывания, спуститься к инициирующему кодону и начать транскрибировать три структурных гена. В. Если глюкозы в среде много, то сАМР не образуется и САР поэтому не в состоянии связаться с промотором. В этих условиях РНК-полимераза не может получить доступ к промотору и /ос-гены не транскрибируются.

Индуктор синтеза взаимодействует с белком-репрессором и выключает его влияние на ген-оператор. [c.287]

Как только в окружающей клетку среде появляется лактоза, она, действуя как индуктор, вступает во взаимодействие с репрессором н связывает его. Одновременно с этим ген-оператор освобождается от репрессора и включает в работу структурные гены начинается синтез и-РНК и образование фермента галактозидазы. Вырабатываемые геном-регулятором новые порции репрессора продолжают связываться лактозой. Пока в окружающей клетку среде имеется лактоза, все время образуется расщепляющий ее фермент. При израсходовании всех запасов лактозы репрессор освобождается и выключает работу структурных генов. Образование ненужного больше клетке фермента галактозидазы прекращается. [c.161]

Продукт регуляторного гена, агаС, контролирующего араби-нозный оперон, может находиться как в состоянии репрессора, так и в состоянии активатора. В форме репрессора он присоединяется к оператору и блокирует транскрипцию структурных генов. Соединяясь с индуктором оперона, арабинозой, белок-регу-лятор переходит в форму активатора и, взаимодействуя с про-моторным участком (инициатором), стимулирует транскрипцию оперона. [c.19]

В процессе индукции низкомолекулярный метаболит-индуктор (например, лактоза), соединяясь с penpe opHbnvi белком (продукт гена-регулятора), инактивирует его и тем самым препятствует взаимодействию белка-репрессора с зоной оператора, что обеспечивает возможность присоединения к промотору РНК-полиме-разы и начало синтеза иРНК. [c.36]

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]

При появлении в среде лактозы или другого индуктора последний связывается с репрессором, образуя прочный комплекс. В результате репрессор отделяется от ДНК, освобождая промотор для взаимодействия с РНК-полимеразой. Однако в случае 1ас-оперона удаление репрессора оказывается недостаточным для того, чтобы началась эффективная транскрипция. В системе участвует еще одии регуляторный элемент, который активирует транскрипцию. Активация происходит за счет взаимодействия комплекса цикло-АМР-свя-зывающего белка САР (от англ. atabolite a tivator protein) и 3 , 5 -цикло-АМР с участком ДНК, также примыкающим к промотору, но со стороны, противоположной оператору (рис. 236, й). Такой тип регуляции называется позитивным. [c.415]

Чтобы объяснить действие индуктора (случай, когда глюкозы в среде нет, но присутствует лактоза), Жакоб и Моно предположили, что индуктор взаимодействует со вторым специфическим связывающим участком белка-репрессора, т. е. с центром связывания индуктора. При этом образуется индуктор-репрессорный комплекс, что приводит к снижению сродства репрессора к операторному участку ДНК и к освобождению последнего. Как только индуктор-репрессорный комплекс покидает оператор, структурные гены Р-галактозидазы и двух других белков оказываются доступными для транскрипции и РНК-полимераза синтезирует с них мРНК. Эти мРНК используются далее в качестве матриц для синтеза указанных белков в рибосомах, в результате чего клетка получает возможность утилизировать лактозу в качестве источника углерода и энергии. [c.957]

О произошло раньше, чем начнется воздействие индуктора. Индуктор, взаимодействуя с БР, так модифицирует его, что последний теряет способность связываться с О. В результате репрессия снимается и происходит транскрипция. Эту теорию можно расширить для случая, когда в клетке повышается концентрация какого-то катаболи-та. Тогда этот катаболит будет взаимодействовать с БР, снимая действие индуктора. Переключение с катаболического пути на анаболический осуществляется геном-регулятором ряда биосинтетических ферментов. Ген-регулятор контролирует синтез репрессора, который не может связываться с О до тех пор, пока к нему не присоединится конечный продукт. В генетическом анализе ген-регулятор обозначают как 7 -ген тогда 0-ген соответствует участку оператора, обладающему сродством к продукту -гена, а структурные гены контролируют синтез белков а, Ь, с и т. д., необходимых для осуществления метаболического процесса. [c.71]

Какова природа вещества (апорепрессора), синтез которого контролируется геном I Недавние эксперименты показали, что Ьас-репрессор представляет собой белок, способный специфически взаимодействовать с Ьас-онераторным участком в ДНК. Функция репрессора заключается в блокировании транскрипции. Удаление ренрессора (обычно в результате взаимодействия с индуктором) инициирует транскрипцию. Участок, служащий началом координированного синтеза т-РНК, расположен рядом с операторным участком и носит название промотора (р) В результате мутации гена I образуются мутантные репрессоры различных типов I"-штаммы либо вообще не синтезируют ас-ренрессора, либо синтезируют дефектный репрессор, не способный блокировать транскрипцию ас-оперона 1 -штаммы синтезируют молекулы репрессора, не способные эффективно взаимодействовать с индуктором, вследствие чего в этих клетках Ьас-оперон выключен всегда — как в отсутствие индуктора, так и в его присутствии наконец, [ -штаммы синтезируют репрессор, которому для соединения с оператором необходим индуктор. У этих штаммов ферменты -оперона синтезируются в отсутствие индуктора, а введение индуктора в среду ингибирует их синтез. [c.537]

Свойства репрессоров. Репрессор — это аллостериче-ский белок. Репрессоры могут быть неактивными и могут активироваться путем взаимодействия с соответствующим корепрессором, принимая конформацию, позволяющую осуществляться реакции с оператором,— репрессия фермента. Репрессоры могут образовываться и в активной форме. Тогда действие соответствующего индуктора заключается в таком изменении молекул репрессора, при котором разрушается их связь с оператором,— индукция фермента. Г ены ферментов, синтез которых не зависит от регуляции (конститутивные ферменты), вообще не имеют репрессора, или же он биологически неактивен. Выделенные до настоящего времени репрессоры (из бактерий) представляют собой кислые белки с молекулярной массой в пределах 30 ООО... 150 ООО. В клетке одновременно присутствуют приблизительно 5—10 молекул репрессора. Репрессоры связываются только с двухцепочечной спиралью ДНК, но не с одноцепочечной, денатурированной ДНК. До сйх пор до конца не выяснен механизм распознавания репрессором соответствующего оператора. [c.388]

Как влияют малые молекулы индуктора на такого рода взаимодействие Белок-репрессор имеет очень высокое сродство к оператору. В отсутствие индуктора он связывается с ним таким образом, что прилегающие структурные гены не могут быть транскрибированы. Однако индуктор способен присоединяться к репрессору, образуя комплекс репрессор индуктор, который более не связывается с оператором. Основной характер такого взаимодействия определяется наличием в белке-репрессо-ре двух участков связывания, один из которых предназначен для индуктора, а другой-для оператора. При связывании индуктора с определенным участком конформация белка изменяется, что оказывает влияние на активность другого участка. Такой тип взаимоотношений получил название аллостерический контроль. В результате при добавлении индуктора репрессор превращается в форму, которая отделяется от оператора. Затем РНК-полимераза может инициировать транскрипцию структурных генов. [c.178]

Белок-репрессор имеет два типа связывающих сайтов, которые (как мы уже видели) взаимодействуют, обеспечивая его способность контролировать выражение генов в ответ на условия окружающей среды. Репрессор непосредственно узнает специфическую нуклеотидную последовательность оператора. Он связывается также с малой молекулой индуктора и вследствие этого теряет способность связываться с операторной ДНК. В субъединице репрессора могут быть идентифицированы два типа участков связывания. Для идентификации используют мутации в гене lad, которые инактивируют репрессор. Их возможная взаимосвязь in vivo зависит от мультимерной структуры репрессора. [c.184]

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]

В основе индукции синтеза ферментов лактозного оперона л ежит механизм негативной регуляции исходно репрессор запрещает транскрипцию генов лактозного оперона индукция. заключается в инактиви-ровании репрессора аллостерическим эф,фектором —индуктором. Таким образом, И В случае индукции путем негативной регуляции, и в случае репрессии синтеза ферментов взаимодействие репрессора с оператором лр.иводит к подавлению процесса транскрипции соответствующих структурных генов. Различие заключается в том, что при индукции путем негативной. регуляции эффектор (индукто р), взаимодействуя с репрессором, понижает сродство последнего к оператору, а в случае репрессии эффектор (корепрессор) пО(В ы.шает это сродство. [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология