Транскрипция белки-регуляторы

На первый взгляд схема комбинационной регуляции активности генов, представленная на рис. 10-7. дает основание для вывода о постепенно накапливающихся различиях межд> клетками последующих поколений. Например, можно предположить, что добавление регуляторного белка 2 к клеткам С и Е приведет к появлению в этих клетках одного и того же набора дополнительных белков (тех, которые кодируются генами, активируемыми белком-регулятором 2). Подобная точка зрения неверна по очень простой причине. Комбинационная регуляция гена гораздо сложнее этой схемы потому, что различные регуляторные белки взаимодействуют друг с другом. Даже у бактерий для включения одного-единственного гена иногда бывает необходимо взаимодействие двух различных регуляторных белков (см. разд. 10.2.2). У высших эукариот транскрипция какого-либо гена обычно требует совместного действия целого кластера активаторных белков (см. разд. 10.2.9). Например, белок 2 при взаимодействии с активаторным белком 1 может включать в клетке Е иной набор генов, нежели тот, который он включает в клетке С. По-видимому, именно поэтому единственный белок-рецептор стероидного гормона (пример белка-регулятора) в различных типах клеток млекопитающих определяет синтез разных наборов белка (см. разд. 12.2.2). В целом, специфические изменения в экспрессии гена, возникающие в результате синтеза регуляторного белка, зависят от предыстории клеток, так как именно эти предьщущие события и определяют, какие белки-регуляторы уже имеются в клетке (рис. 10-8). [c.181]

Аутогенная регуляция. Это такой механизм, в котором функцию белка-регулятора выполняет продукт одного из генов, находящихся в самом опероне. Принцип аутогенной регуляции состоит в том, что регуляторный белок управляет транскрипцией оперона и тем самым влияет на свой собственный синтез. При этом безразлично, какому контролю подвергается оперон-положительному или отрицательному. [c.484]

Регуляция. Экспрессия вышеописанного гена конститутивна, т. е она не регулируется. Регуляция экспрессии генов прокариот осуществляется в основном на уровне транскрипции с помощью регуляторных белков. В этом случае регулируемые гены содержат радом с промотором дополнительные элементы, т, е. специфические нуклеотидные последовательности, способные связывать регуляторные белки Регуляция может быть негативной (осуществляется белками-репрессораии) или позитивной (осуществляется белками-активаторами). В названии способа регуляции отражен тот факт, что в первом случае экспрессия гена подавляется при появлении в клетке активного белка-регулятора, а во втором — она без него невозможна (рис. 1,3). [c.20]

Для каждой из полимераз существуют свои способы контроля, которые осуществляются специфическими белками-регуляторами, взаимодействующими с полимеразами и определенными последовательностями ДНК. Кроме того, у эукариот появляется еще один новый тип контроля — контроль на уровне регуляции макроструктуры хроматина. При этом определенные участки хромосомы оказываются способными к активной транскрипции, тогда как транскрипция других запрещена. [c.416]

У всех организмов различные гены транскрибируются с разной скоростью. На некоторых промоторах новая цепь РНК инициируется каждые 1-2 секунды, тогда как на других для начала синтеза РНК требуется час. Обычно уровень транскрипции каждого гена определяется белками-регуляторами генетической активности, влияющими на инициацию транскрипции (гл. 10). В целом, действие этих белков основано на ускорении или замедлении одной или более стадий, указанных на рис. 9-65. [c.145]

Белки-регуляторы могут либо активировать, либо подавлять транскрипцию генов [c.179]

Рис. 10-8. Воздействие вновь синтезированных белков-регуляторов на клетку. Подобное воздействие зависит от того, какие белки-регуляторы уже имеются в клетке и, следовательно, от ее предыстории. На схеме один и тот же ген изображен в клетках А и В. Изначально этот ген в обеих клетках выключен. Однако в клетке А продуцируется белок, изображенный крайним слева и отсутствующий в клетке В. Для простоты принимается, что каждый белок-регулятор либо положительно, либо отрицательно воздействует на транскрипцию, которая определяется их совместным воздействием. В действительности же общее воздействие не обязательно осуществляется по принципу аддитивности. Например, в некоторых случаях два белка-регулятора при связывании с ДНК взаимодействуют друг с другом, причем происходит изменение активности

Потребность в азоте определяется соотношением а-кетоглутарата и глутамина, повышение этого показателя стимулирует фосфорилирование ntr С и, таким образом индуцирует транскрипцию гена глутаминсинтетазы (рис. 10-15). Аналогичные цепочки реакций модификации белков происходят и в клетках эукариот, они тоже приводят к фосфорилированию или дефосфорилированию белков-регуляторов, хотя детали этого процесса изучены гораздо хуже. [c.188]

При анализе вновь обнаруженных регуляторных элементов генов позвоночных оказалось, что многие из соединяющихся с ними белков охарактеризованы ранее как регуляторы других генов. Возможно, это объясняется тем, что у высших эукариот транскрипция контролируется относительно небольшим числом белков-регуляторов (табл. 10-1). Белки, которые связываются с элементами, лежащими перед промотором, для выполнения своей функции кооперируются с белками, связанными с энхансером. Их суммарный эффект на активность гена - результат взаимоисключающих активирующих и подавляющих воздействий (рис. 10-22). Полагают, что изменение в балансе позитивно и негативно действующих белков-регуляторов обусловливает разную эффективность транскрипции гена Р-глобина на разных стадиях развития эритроцита курицы (рис. 10-23). [c.195]

Одним из замечательных свойств немедленных ранних генов является их способность активироваться при действии самых разных внешних стимулов на клеточную мембрану. Эта способность основана на присутствии в промоторной области каждого из этих генов сложной мозаики взаимодействующих позитивных и негативных регуляторных элементов, узнаваемых разными системами вторичных посредников. В целом немедленные ранние гены кодируют несколько обширных семейств специфических белков-регуляторов транскрипции. [c.393]

Как уже отмечалось, огромную роль в регуляции транскрипции играют белки-регуляторы. Обычно это лишенные каталитической активности аллостерические белки, способные взаимодействовать с низкомолекулярными эффекторами и контролировать выражение определенных оперонов. Белки-регуляторы связываются с нуклеотидами промоторной зоны, которые предшествуют промотору, или перекрываются с ним и активируют или подавляют транскрипцию. [c.21]

Основной элемент промотора —. место связывания РНК-полимеразы, которое она занимает перед началом синтеза РНК- В состав промоторов могут входить также участки связывания белков-регуляторов. Размер участка связывания РНК-па1и.меразы соответствует ее длине и составляет примерно 70 п. н. Располагается этот участок относительно стартовой точки несимметрично по ходу транскрипции его граница отстоит от стартовой точки на 20 п. н,, а против хода — при.мерно на 50 п. н. (рнс. 85). [c.140]

Л еханизм действия Б.4К не вполне понятен. По аналогии с репрессором фаза >. можно предположить, что существенную роль играют контакты белков-регуляторов между собой и с РНК-молиме-разой. Скорее всего с РНК-полимеразой непосредственЕЮ взаимодействует лишь ближайший к ней белок. В пользу этого говорит, например, то, что повышение концентрации белков. alT и. гаС снижает зависимость транскрипции соответствующих оперонов от [c.149]

Промоторные элементы провируса расположены в районе иЗ таким образом, возможность транскрипции провируса возникает после появления района иЗ впереди вирусного ДНК-генома, т. е. после возникновения LTR. Примерно за 25 п. и. до стартовой точки транскрипции(до л) имеется характерный ТАТА-элемент, за 75 п. и.— СААТ-элемент и за 100—300 п. н.— энхансер. У разных ретровирусов энхансер имеет разную силу , а у онкогенных ретровирусов сила энхансера может коррелировать со способностью вируса вызывать злокачественную транс( юрмацию клеток-мишеней. Для активирования энхансера необходимо его взаимодействие с клеточными белками-регуляторами в некоторых случаях, например у мышиного вируса рака молочных желез, эффективность энхансера регулируется гормонами (через посредство белков — рецепторов гормонов). [c.314]

Как уже упоминалось, ПК в качестве лигандов могут обладать как групповой специфичностью (для белков хроматина, факторов управления трансляцией, нуклеаз и др.), так и индивидуальной (для индивидуальных мРНК, белков-регуляторов транскрипции и др.). Во втором случае на аффинном сорбенте должны быть закреплены вполне определенные участки генома. Это стало возмолшым после создания способов отбора и наработки в достаточных количествах строго идентичных фрагментов ДНК методами генной инженерии. В последнее время возникла еще одна область использования иммобилизованных НК — в качестве праймеров матричного синтеза. Эти приложения предъявляют разные требования к характеру фиксации НК на матрице. В первом случае расположение точек закрепления на молекуле НК может быть произвольным, во втором определенные и достаточно протяженные участки полинуклеотидной цепи должны быть свободны для комплементарного взаимодействия, а в третьем закрепление НК на матрице желательно осуществить лишь по одному определенному концу молекулы. Что же касается возможности реакций с активированными матрицами, то вдоль всей молекулы НК во множестве располагаются химически эквивалентные группы аминогруппы нуклеиновых оснований, гидроксилы сахаров и др. В особом положении находится только концевой остаток фосфорной кислоты или сахара. [c.387]

Негативная регуляция (Negative ontrol) Тип регуляции, при котором транскрипция гена подавляется ре-гуляторнь[М белком (репрессором) соответственно при инактивации белка-регулятора структурные гены остаются в активном состоянии. [c.554]

Белок N служит позитивным белком-регулятором, поскольку благодаря его действию происходит активация второй стадии экспрессии фага X. В то же время принцип его действия соверщенно не похож на принцип действия рассмотренного в предыдущем разделе другого позитивного регулятора-САР-белка. Белок N, по сути дела, не активирует транскрипцию, а способствует ее продолжению, подавляя влияние терминирующих последовательностей. При этом белок N специфически узнает не промотор и не сам терминатор, а определенный участок последовательности, расположенный между этими регуляторными элементами. При изучении мутантов, неспособных к экспрессии генов левого оперона, расположенных за терминаторным участком tu, и в то же время способных нормально расти и образовывать блящки на чувствительном бактериальном газоне, был обнаружен сайт, расположенный между и JV и необходимый для действия белка N. Этот участок (рис. [c.185]

У многоклеточных организмов дифференцировка клеток происходит в результате экспрессии разных генов одного и того же генома, хотя типы клеток на удивление мало отличаются друг от друга по содержанию белков. Экспрессия больщинства генов контролируется на уровне транскрипции, что не исключает существенной роли посттранскрипциоиного контроля. Контроль на уровне транскрипции зависит от регуляторных белков, связывающихся с определенными последовательностями ДНК. В результате присоединения таких белков соответствующие гены либо включаются (позитивный контроль) либо выключаются (негативный контроль). Гены высших эукариот обычно регулируются путем комбинационного воздействия нескольких белков-регуляторов, осуществляющих позитивный и негативный контроль. Главные регуляторные белки играют в системе регуляции активности генов особую роль благодаря тому, что они влияют на активность сразу многих генов например, экспрессия гена туо D1 может превратить фибробласт в миобласт. [c.183]

В последнее время ситуация в корне изменилась. Благодаря новым методам генной инженерии для биохимического и генетического анализа стало доступным большое число белков-регуляторов эукариот Кроме того, у бактерий были выявлены белки-регуляторы, осушествляюшие свое действие на расстоянии. Данный раздел посвящен тому общему, что объединяет механизмы регуляции транскрипции генов у прокариот и у эукариот. Процессы, которые могут оказаться характерными только для эукариот, мы обсудим позднее в связи с проблемой дифференцировки клеток (см. разд. 10.3.8). [c.184]

Как отличить фактор инициации РПК-полимеразы, например, 654, влияющий на узнавание промотора, от белка-регулятора, такого например, как ntr Один из подходов к решению этой задачи основан на том, что 6-факторы прочно соединяются с РНК-полимеразой, но сами по себе не способны связаться с определенными последовательностями ДНК В отличие от них белки-регуляторы связываются именно с ДНК, но не с РНК-полимеразой. Другой подход учитывает тот факт, что в определенный момент времени с молекулой РНК-полимеразы объединяется лишь одна о-субъединица. Меняя соотношение известного о-фактора, например о70, и испытуемого белка в опытах по транскрипции in vitro, можно прийти к определенному выводу. Если о70 подавляет транскрипцию пропорционально этому соотношению (кон- [c.190]

Использование всех этих методик позволило идентифицировать регуляторные области эукариотических генов даже в отсутствие каких-либо прямых данных о связывающихся с ними белках-регуляторах. Оказалось, что участок ДНК вблизи сайта инициации синтеза РНК чрезвычайно важен для успешной транскрипции (элемент, расположенный перед промотором). Обычно он насчитывает в длину около 100 нуклеотидных пар и включает в себя ТАТА-бокс. Еще большее удивление вызвал тот факт, что для эффективной транскрипции нужны последовательности, довольно значительно удаленные от промотора (энхансеры). Как и в случае сайта связывания белка п1гС у бактерий, энхансеры у эукариот воздействуют на транскрипцию, находясь на расстоянии. [c.192]

Энхансер Р-глобина курицы расположен позади транскрипционной единицы Р-глобина. В последовательных поколениях эритроцитов (и только в них), он образует гиперчувствительный к нуклеазе сайт. Этот факт свидетельствует о том, что в эритроцитах с энхансером связаны белки-регуляторы. Для того чтобы ггдентифицировать их, следует определить, какая именно последовательность нуклеотидов необходима для проявления активности энхансера. Для этого мутантные последовательности энхансера объединяли с маркерным геном. Продукт такого гена легко определить это дает возможность судить о влиянии любой мутации энхансера на транскрипцию каждую рекомбинантную конструкцию вводили в эритроциты курицы и регистрировали эффективность экспрессии гена-маркера (рис 10-20). Те нуклеотиды, которые при таком тестировании оказываются необходимыми для активности энхансера, можно считать участками связывания специфических белков. С помогцью данной методики было установлено, что тагсих белков-три (рис. 10-21). Содержание каждого из них в клетке очень мало, но благодаря гому, что сайты их связывания известны, можно клонировать кодируюгпие последовательности ДНК и, следовательно, получать эти регуляторные белки в неограниченном количестве (см. разд. 9.1.7). [c.193]

Сугцествуют белки-регуляторы, связывание которьгх способствует активации транскрипции, другая группа регуляторных белков, напротив, подавляет транскрипцию. Обгпее воздействие регуляторного элемента зависит от комбинации связавгпихся белков, а для каждого отдельного элемента эффект может меггяться по мере развития клетки. Например, энхансер способен не только активировать, но и подавлять транскрипцию (см. рис. 10-22, Б). Таким образом, первоначальное название, данное этим элементам, не совсем верно отражает их функцию. [c.193]

Рис. 10-24. Описание эксперимента, позволяющего выявить в составе белка-активатора а14 у дрожжей, независимые ДНК-связывающие и активирующие транскрипцию домены Функциональный белок-активатор может быть получен при соединении карбоксиконцевой части белка а14 и ДНК-связывающего домена бактериального белка-регулятора (белок 1ехА) методом слияния генов. Полученный таким образом бактериально-дрожжевой гибрид будет активировать транскрипцию дрожжевых генов, если перед этими генами встроить специфический сайт, необходимый для его связывания. А. Нормальная активация транскрипции белком а14. Б Химерный белок-регулятор для проявления своей активности нуждается в сайте ДНК, связывающем белок 1ехА. Аналогичные эксперименты продемонстрировали наличие отдельных доменов

Рис. 10-25. Эволюционно родственные белки-регуляторы, принадлежащие к семейству рецепторов стероидных гормонов. Короткие домены, связывающие ДНК в каждом рецепторе, вьшелены цветом. Опыты по обмену доменов свидетельствуют о том. что многие гормон-связывающие, активирующие транскрипцию и ДНК-связывающие домены в этих рецепторах могут действовать как взаимозаменяемые модули.

Сходные результаты получены и для регуляторных белков млекопитающих. Например, хорошо изучено действие белков-регуляторов, относящихся к семейству рецепторов стероидных гормонов. Эти рецепторные белки обеспечивают ответ клеток на различные липид-растворимые гормоны, активируя или подавляя активность определенных генов, В состав этих белков-рецепторов входит центральный ДНК-сязывающий домен, содержащий около 100 аминокислотных остатков. Как и в случае gal4, этот домен несет серию цинковых пальцев и узнает специфическую последовательность ДНК. У некоторых белков, входящих в состав семейства, домен, активирующий транскрипцию, находится на аминоконце. Кроме того, все рецепторы на карбоксильном конце белка содержат гормон-связывающий домен (рис. 10-25). Эксперименты по обмену доменов показали их взаимозаменяемость. Например, замена ДНК-связывающего домена рецепторного белка глюкокортикоида на ДНК-связывающий домен рецептора эстрогена приводит к тому, что [c.196]

Рис. 10-33. Два главных белка-регулятора способствуют молекулярному переключению у эукариот. Следует отметить, что один и тот же белок может оказывать либо активирующее, либо репрессирующее действие на транскрипцию в зависимости от того, с какой последовательностью ДНК он связывается. Примеры такого типа действггя, как полагают, встречаются среди ДНК-связывающих белков, контролирующих направление

Подобные результаты свидетельствуют в пользу двухступенчатой схемы индукции транскрипции генов высших эукариот. Па стадии I весь хроматин в области, содержащей десятки тысяч нуклеотидных пар, превращается в относительно деконденсированную активную форму (рис. 10-40). Эта стадия может запускаться определенным типом белка-регулятора, который вызывает структурное изменение в близлежащем хроматине. Такое изменение распространяется от домен-контролируюшего участка через всю петлю этого домена хроматина. Па стадии 2 белки-регуляторы, которые действуют на энхансеры и лежащие перед промотором элементы, регулируют фанскрипцию определенных генов, локализованных внутри области экспонированного активного хроматина. Благодаря такому местному контролю сперва в желточном мешке зародыша экспрессируется ген 8-глобина человека, затем в печени эмбриона экспрессируются два гена у-глобина и, наконец, ко времени рождения включаются гены Р-глобина (рис. 10-39,Б). [c.212]

Согласно модели активации генов, приведенной на рис. 10-40, некоторые из регуляторных белков > высших эукариот имеют функции, отличающие их от бактериальных аналогов. Вместо того, чтобы способствовать посадке РНК-полимеразы (или факторов транскрипции) на близлежащий промотор (см. рис. 10-27), некоторые сайт-специфические ДНК-связывающие белки могут участвовать в деконденсации хроматина в определенном участке хромосомы, могут удалить нуклеосому с соседнего энхансера или промотора и обеспечить таким образом доступ белков-регуляторов обычного типа. Однако полной уверенности в том, что в эти события имеют место в действительности, нет. Вполне вероятно, что наблюдаемые отличия в структуре хроматина активных генов являются закономерным следствием сборки факторов транскрипции и/или РНК-полимеразы на последовательности промотора, а не условием, необходимым для инициации транскрипции. [c.214]

НП оказывают глубокое воздействие и на другие уровни метаболизма клеток-мишеней. Установлены разнообразные их влияния на синтез РНК и белков. Рассматривая эти данные, следует учитывать несколько возможных механизмов. Во-первых, объектом фосфорилирования протеинкиназами, включаемыми при посредстве НП, могут бьггь белки-регуляторы трансляции и транскрипции. Во-вторых, значительные изменения содержания Са " ", да и других ионов, миграция которых возникает в результате модификации мембранных белков, Moiyr порождать другие процессы, ведущие в конечном счете к изменению скорости транскрипции тех или иных генов или к изменениям скорости трансляции (менее специфичным). В-третьих, наконец, заслуживает особого внимания установленное недавно явление интернализации рецептор-лигандных комплексов и сведения о наличии в оболочке ядра и в хроматине соединений, способных специфически связывать НП. Сама по себе интернализация комплекса лиганд-рецептор рассматривалась ра- [c.330]

Синтзз белков-регуляторов является конститутивным. В обоих случаях активными они либо синтезируются сразу, либо становятся после присоединения к ним определенных для каждого гена низкомолекулярных веществ Если появление в клетке такого вещества приводцт к инициации транскрипции, то его называют индуктором, а сам ген — индуцируемым. Если же си"уация обратная, то вещество называют корепрессором, а ген — репрессируемым. [c.20]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.179 , c.180 , c.181 , c.182 , c.194 , c.195 , c.196 , c.205 , c.206 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.179 , c.180 , c.181 , c.182 , c.194 , c.195 , c.196 , c.205 , c.206 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология