Ген репрессора, регуляция экспрессии

В качестве примера рассмотрим три системы регулируемой экспрессии рекомбинантных генов в клетках Е. соН, которые получили широкое распространение. В одном случае для контроля экспрессии клонированных генов используют хорошо изученную систему регуляторных элементов лактозного оперона [123], в другом - систему промотор-репрессор-оператор фага [124], в третьем - промоторы и РНК-полимеразы бактериофагов [125]. Принцип регуляции экспрессии рекомбинантных генов в первых двух случаях один и тот же. В векторные молекулы вводятся регуля- [c.108]

Отрицательная и положительная регуляция. Многие бактериальные гены активны только тогда, когда их экспрессия необходима, а все остальное время они выключены. Экспрессия таких генов контролируется геном-оператором и геном-репрессором. Регуляция этого типа характерна для лактозного оперона Е. соН [1141], в котором три тесно сцепленных структурных гена контролируются подобной системой. Кроме такой отрицательной регуляции существует еще и положительная в этом случае для инициации транскрипции требуется специфический белок. [c.130]

Эти примеры, так же как и те, что были рассмотрены ранее, указывают на то, что 5 -фланкирующие последовательности в ряде транскрипционных единиц, вероятно, взаимодействуют с позитивными регуляторными элементами (по всей видимости, белковой природы). Если бы на эти последовательности действовали также отрицательные регуляторные элементы (репрессоры), то можно было бы ожидать, что по крайней мере некоторые мутации, вызывающие делеции или иные изменения в этих последовательностях, приводили бы к конститутивной транскрипции, что противоречит имеющимся фактам. Это, однако, не означает, что в эукариотических клетках вовсе не существует репрессоров. Данные, указывающие на участие репрессоров в регуляции экспрессии у эукариот, будут представлены в этой главе и гл. 17. [c.226]

Регуляторный ген. Ген, продукт которого принимает участие в регуляции экспрессии другого гена, например ген, кодирующий белок-репрессор. [c.1017]

И для сго-белка, и для белка-репрессора с помощью методов рентгеновской кристаллографии установлена пространственная структура. Предложены и проверены модели связывания данных белков с ДНК, проанализированы и имеющие к этому отношение молекулярные и генетические события. До настоящего времени фаг X остается наиболее изученным и в отношении молекулярного механизма регуляции экспрессии генов. [c.118]

Регуляция биосинтеза белка, протекающего с исключительно высокой (до 100 пептидных связей в секунду ) скоростью и точностью, осуществляется на уровнях транскрипции и трансляции. Механизм экспрессии гена был выяснен Жакобом и Моно [201] на примере лактозной системы Е. oli. Являясь источником углерода для Е. oli, лактоза действует как индуктор для синтеза трех ферментов — пермеазы, /3-галактозидазы и трансацетилазы, делающих возможным использование необычных питательных веществ. Информация, необходимая для биосинтеза ферментов, содержится в трех структурных генах, которые вместе с ответственным за транскрипцию операторным геном образуют единый комплекс — оперон. Индуктор действует через ранее включенный регуляторный ген на операторный ген. В отсутствие лактозы репрессор (аллостерический белок) вступает во взаимодействие с регуляторным геном и таким образом блокированием всего опе-рона прекращает синтез ферментов. [c.397]

Нуклеотидные последовательности, принимающие участие в регуляции экспрессии /ас-оперона область связывания с репрессором, -10- и -35-участки промотора [c.177]

Регуляторные белки, например репрессор Х и Сго, прочно связываются со специфическими последовательностями ДНК длиной 15-20 пар оснований. Каждый из этих белков должен выбрать свой операторный участок из примерно 5 млн. пар оснований, которые составляют бактериальную ДНК. В данной главе рассмотрены особенности структуры белков, которые ответственны за эту их способность. Принцип действия прост структура белка комплементарна структуре ДНК если белок находит нужную молекулу ДНК, молекулы белка и ДНК подходят друг другу, как ключ к замку. Кроме того, мы покажем, каким образом связавшийся регуляторный белок может влиять на экспрессию гена путем негативной или позитивной регуляции. [c.42]

На первый взгляд кажется, что в такой массе мутантов и фенотипов невозможно разобраться. Однако большинство схем, объясняющих экспрессию генов, было получено именно на основании подобных генетических данных. (Лишь потом предсказанные взаимодействия молекул проверяли биохимическими методами и уточняли все подробности.) Среди генетических данных, приведенных в табл. 10-3, имеются три важные подсказки, помогающие построить всю схему регуляции. В том, что касается типа спаривания М, обнаружено следующее. У мутантов М1 происходит экспрессия как М-специфических, так и Р-специфических генов. Это позволяет предположить, что продукт гена М1 может быть репрессором Р-специфических генов. В клетках, принадлежащих к типу спаривания F, при мутации [c.417]

Обратимся теперь к роли репрессоров и активаторов транскрипции в регуляции жизненного цикла бактериофага лямбда (X). Зрелая вирусная частица состоит из линейной двухспиральпой молекулы ДНК (48 кЬ), упакованной в белковую оболочку. Существует два пути развития вируса он может разрушить клетку-хозяина или он может стать ее комнонентом (отсюда и название- умеренный). При литическом пути развития происходит полное выражение (экспрессия) фаговых генов, что приводит к лизису бактерии и образованию примерно 100 вирусных частиц потомства. В другом случае развитие фага X может пойти по пути лизогенизаиди клетки, когда его ДНК становится ковалентно связанной с ДНК клетки-хозяина в строго определенном месте (сайт-специфи-ческая интеграция). Этот процесс рекомбинации, в котором участвует кольцевая молекула ДНК фага мы обсудим ниже (разд. 30.16). Когда ДНК фага интегрирует с ДНК клетки-хозяина, большинство фаговых функций выключается. Фаговая ДНК в таком состоянии называется профагом, а клетка-хозяин, содержащая профаг-лг/зо-генной бактерией. Нрофаг реплицируется [c.120]

В многоклеточных организмах среднее число регуляторных сайтов для одного гена минимум равно пяти положительные регуляторные белки связываются со своими специфическими последовательностями в структуре ДНК (вероятнее всего, посредством водородных связей между амидной группой Глн или Асн и пуриновыми и пиримидиновыми основаниями нуклеотидов). Следует указать еще на один момент, почему эукариотическая клетка использует положительные механизмы регуляции экспрессии генов. Подсчитано, что в геноме человека содержится около 100000 генов, соответственно каждая клетка при отрицательном механизме регуляции могла бы синтезировать 100000 разных репрессоров, причем в достаточных количествах. При положительном механизме регуляции большинство генов в принципе неактивно, соответственно молекула РНК-полимеразы не связывается с промотором и клетка синтезирует ограниченный и избирательный круг активаторных белков, необходимых для инициации транскрипции. [c.538]

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]

Регуляция экспрессии оперонов, обеспечивающих синтез каких-либо низкомолекулярных веществ (например, аминокистот), обычно осуществляется конечными продуктами, которые выступают в данном случае как корепрессоры. По достижении определенной концентрации эти продукты объединяются с молекулами репрессоров, способствуя тем самым их связыванию с операторами и блокированию транскрипции оперонов. Некоторые опероны, определяющие синтез аминокислот дополнительно регулируются с помощью так называемых аттенюаторов. [c.24]

Б. Если бы белок агаС действовал по принципу негативной регуляции экспрессии, то арабинозные гены должны были бы полностью индуцироваться независимо от того, присутствует или отсутствует арабиноза в среде. Поскольку регуляторы, осуществляющие позитивный контроль, блокируют транскрипцию, их удаление при делеции дало бы возможность арабинозным генам транскрибироваться при всех условиях. Бактериальные опероны, которые регулируются репрессором по принципу негативной регуляции (например, лактозный оперон), ведут себя именно таким образом в отсутствие белка-репрессора их экспрессия осуществляется на высоком уровне. [c.408]

РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ (от лат. regulo-привожу в порядок, налаживаю), группа белков, участвующих в регуляции разл. биохим. процессов. Важная группа Р. б., к-рым посвящена эта статья,-белки, взаимодействующие с ДНК и управляющие экспрессией генов (выражение гена в признаках и св-вах организма). Подавляющее большинство таких Р. б. функционирует на уровне транскрипции (синтез матричных РНК, или мРНК, на ДНК-матрице) и отвечает за активацию или репрессию (подавление) синтеза мРНК (соотв. белки-активаторы и белки-репрессоры). [c.217]

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]

La -penpe op служит типичным примером белка-негативного регулятора, при действии которого подавляется экспрессия контролируемых им генов. Действие репрессора в свою очередь контролируется низкомолекулярными эффекторами-в данном случае аллолактозой. В действительности /ас-оперон находится также под контролем белка-позитивного регулятора, вовлеченного одновременно в регуляцию целого ряда различных катаболитных систем Е. соН. Действие этого позитивного регулятора опосредованно контролируется оптимальным источником углерода-глюкозой. Глюкоза ингибирует транскрипцию генов /ас-оперона даже в присутствии лактозы, причем в штаммах I и O " в той же степени, что и в диких штаммах. Это означает, что действие глюкозы не влияет непосредственно на взаимодействие репрессора и оператора. Действие глюкозы реализуется через посредника, в роли которого выступает циклический АМР (с АМР). Содержание сАМР внутри клетки контролируется с помощью двух уравновешивающих друг друга процессов-синтеза при участии аденилатциклазы и деградации под действием фосфодиэстеразы (рис. 15.12). В отсутствие глюкозы наблюдается высокий, а в ее присутствии-низкий уровень с АМР в клетке. Механизм, благодаря которому содержание глюкозы в клетке контролирует уровень сАМР, неизвестен. Тем не менее не вызывает сомнений, что сАМР служит в качестве эффектора, отражающего этот аспект клеточного метаболизма. [c.181]

В первых экспрессирующих плазмидах для запуска транскрипции использовали сильные метаболические irp- или /ас-промоторы (рис. 4.1), а рекомбинантный ген встраивали за участком промотор-оператор. Однако при использовании систем метаболической регуляции, контролирующих работу этих оперонов, было обнаружено, что экспрессия плазмидных генов была скорее конституитивной, чем контролируемой [6], и в результате при выращивании клеток плазмиды утрачивались. Экспрессия контролируется лучше при использовании плазмид с терморегулируемой системой транскрипции [4], содержащих такие промоторы, как Pr и Pl, полученные из фага Я. Контроль работы таких промоторов может осуществляться температурочувствительным продуктом гена Я-репрессора с /ssz, денатурирующим при температуре выше 37 °С. Плазмида, содержащая Рд-промотор фага Я, изображена на рис. 4.2. Другая особенность этого век- [c.96]

Вместе с продуктом гена lex А Re А-белок играет ведущую роль в регуляции SOS-реакцин клетки. Как уже отмечалось, продукт гена lex А — это репрессор, контролирующий SOS-регулон, т. е. около 20 генов, которые индуцируются в ответ на воздействия, повреждающие ДНК или тормозящие ее синтез. В число этих генов входит и ген гее А. В присутствии АТФ и образующихся однонитевых (или каких-то иных производных) ДНК стимулируется протеи-назная активность Re А-белка и он расщепляет Lex А-белок. Таким образом, он дерепрессирует и свой собственный синтез, т. е. является позитивным ауторегулятором. Экспрессия генов SOS-регулона активирует процессы репарации и мутагенеза и подавляет деление клетки, поскольку среди индуцируемых находится и ген sul А, контролирующий синтез ингибитора клеточного деления. После прекращения действия повреждающих агентов содержание Lex А-белка [c.55]

Таким образом, свойства Х,-репрессора дают ответ на вопрос, интересующий исследователей в области onojrarnn развития каким образом сравнительно небольшое изменение концентрации регуляторного белка способно надежно переключать экспрессию генов Кооперативность во взаимодействии мономеров репрессора, т. е. связывание димера с каждым участком, а также кооперативное взаимодействие между димерами на ДНК многократно усиливают действие уменьшения концентрации мономеров репрессора. Кроме того, тот факт, что репрессор стимулирует транскрипцию своего соб-ствешюго гена, осуществляя позитивную регуляцию, означает, что при падении концентрации репрессора эффективность синтеза его новых молекул также понизится. После того как концентрация репрессора упадет до критического уровня, первые молекулы новообразованного белка Сго окончательно подавят синтез репрессора и начнется литический цикл. [c.39]

Значение сверхспиральности для регуляции транскрипции. Имеются достоверные данные о том. что экспрессия прокариотических генов зависит от состояния сверхспиральности ДНК. Факторы, влияющие на этот параметр,-мутации или ингибиторы топоизомераз- активируют транскрипцию одних генов и одновременно подавляют транскрипцию других. Поскольку связывание белков со сверхспи-ральной ДНК с отрицательными сверхвитками энергетически выгодно, по-видимому, изменения состояния сверхспиральности ДНК сказываются на способности РНК-полимеразы или белковых активаторов и репрессоров связываться с регуляторными последовательностями. Изменения в состоянии или степени сверхспиральности могут отразиться и на способности ДНК образовывать петли и, таким образом, на возможности факторов транскрипции, связанных с отдаленными друг от друга участками ДНК, взаимодействовать между собой. [c.139]

Один из аспектов регуляции SOS-ответа кажется совершенно парадоксальным экспрессия 1ехА (репрессора SOS-ответа) сущест- [c.18]

Предложите схему регуляции продуктами генов MJ, М2, FI и F2 экспрессии М-специфических, F-специфических и специфи ческих для споруляции наборов генов. Укажите, какие из проду тов генов являются активаторами или репрессорами транскрш ции и как действуют продукты этих генов-по отдельности и/ил совместно, [c.174]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология