Энхансер эффективность транскрипции

Опыты с искусственными генными конструкциями, составленными из отрезков ДНК разного происхождения, выявили существование особого цис-действующего элемента регуляции генов эукариот, получившего название усилителя (энхансера) или активатора транскрипции. Энхансеры представлены короткими последовательностями ДНК, состоящими из отдельных элементов (модулей), включающих десятки нуклеотидных пар. Модули могут представлять собой повторяющиеся единицы. Энхансер увеличивает эффективность транскрипции гена в десятки и сотни раз. Впервые энхансеры были обнаружены в составе геномов животных ДНК-содержащих вирусов ( У40 и полиомы), где они обеспечивают активную транскрипцию вирусных генов. Извлеченные из вирусных геномов и включенные в состав искусственных генетических конструкций, они резко усиливали экспрессию ряда клеточных генов. Позднее были обнаружены собственные энхансеры генов эукариотической клетки. Особенность энхансеров состоит в том, что они способны действовать на больших расстояниях (более чем 1000 п. н.) и вне зависимости от ориентации по отношению к направлению транскрипции гена. Оказалось, что энхансеры могут располагаться как на 5 -, так и на З -конце фрагмента ДНК, включающего ген, а также в составе интронов (рис. 112, а). Например, энхансеры были выявлены в районе 400 п. н. перед стартом транскрипции генов инсулина и химо-трипсина крысы. В случае гена алкогольдегидрогеназы дрозофилы энхансер был локализован за 2000 п. н. перед промотором. Энхансеры обнаружены на 3 -фланге гена, кодирующего полипептидный гормон-плацентарный лактоген человека, а также в составе интронов генов иммуноглобулинов и коллагена. [c.203]

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]

Кроме факторов, необходимых для функционирования энхансеров и различающихся для разных генов, в транскрипции большинства клеточных и вирусных генов класса II участвуют дополнительные белки, которые помогают направлять РНК-полимеразу II к соответствующим сайтам инициации. Вопрос о том, находятся ли эти белки среди субъединиц, которые обычно бывают связаны с РНК-полимеразой II, или они относятся к числу вспомогательных факторов транскрипции, которые присоединяются и отсоединяются во время инициации, пока не решен. Относительная эффективность формирования комплекса инициации и его стабильность зависят от присутствия ТАТА-подобной последовательности в окрестности пары оснований [c.54]

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

Энхансер - это наиболее сложный элемент, участвующий в регуляции транскрипции SV40 (рис. 8.29). Он состоит из нескольких различающихся коротких элементов, расположенных в пределах повтора длиной 72 п. н., и примыкающего к нему слева участка из 25 п. н. Каждый элемент сам по себе обладает очень низкой энхансерной активностью. Точная идентификация элементов энхансера осложняется тем, что их активность можно оценить только по их влиянию на транскрипцию у определенного хозяина и в отдельном опыте. Некоторые элементы вносят примерно одинаковый вклад в общую активность энхансера независимо от хозяина или системы транскрипции, а другие функционируют только в определенных клетках. Кроме того, мутации в ка-ком-нибудь из этих элементов обычно понижают активность энхансера в 5-10 раз, в то время как при делеции всего энхансера эффективность транскрипции уменьшается в сотни раз. Это говорит о том, что энхансер включает большое число сигнальных последовательностей и каждая из них вносит вклад в его суммарную функциональную активность. Не исключено, что степень и характер этой избыточности имеют реальное физиологическое значение, которое пока не удалось установить. [c.53]

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]

Наряду с обычными нуклеотидными последовательностями промоторной и терминаторной областей транскрипции у эукариот обнаружены такие специфические элементы регуляции, как усилители, или энхансеры (enhansers), и глушители (silen ers). Энхансе-ры впервые были найдены в геноме вируса SV 40. Это последовательность длиной в 72 п. н., повторенная тандемно. Она повышает эффективность транскрипции с промоторов вируса, находясь на своем обычном месте, вблизи ori — начала репликации вирусного генома, а также при искусственном перенесении в другие участки этого генома, имеющего размер 5243 п. н. Аналогичные энхансеры обнаружены в геноме млекопитающих. У них отсутствует видимая протяженная гомология. Они действуют как усилители транскрипции, находясь на расстоянии нескольких сот и даже тысяч пар нуклеотидов от регулируемого гена. Механизм действия энхансе-ров может быть связан с изменением нуклеосомной структуры хроматина. [c.424]

Регуляция. Особенностью транскрипционного аппарата эукариотических клеток является наличие в ДНК специфических локусов — энхансеров (enhan er — усилитель). Они участвуют в регуляции активности генов, увеличивая эффективность транскрипции ближайшего гена в десятки и сотни раз. При этом энхансер может находиться в любой ориентации по отношению к гену, располагаться с любой его стороны, внутри его (в инт-роне) и даже на расстоянии в несколько тысяч пар нуклеотидов. По многим своим свойствам, в частности по мозаичности строения, энхансеры напоминают дополнительные части промоторов, но только расположенные в стороне. Сходство усиливается и тем, что некоторые элементы (боксы) мозаики промоторов и энхансеров одинаковы, а также тем, что специфика регуляции экспрессии генов определяется элементами и/или промоторов, и/или энхансеров. [c.31]

Энхансеры. Сегмент ДНК 8У40 размером 72 п. н. повыщает также эффективность транскрипции других генов. Например, ген Р-глобина млекопитающих в составе плазмиды, который обычно не транскрибируется после трансфекции в культивируемые фибробласты, активируется, если к нему в любой ориентации и на любом расстоянии присоединен [c.52]

Синтез первичных транскриптов. Вскоре после попадания вирусной ДНК в клеточное ядро начинается транскрипция района Е1. (рис. 159). Этот район содержит регуляторные элементы, в Частности Т.4Т.4-последовательность и энхансер, обеспечивающие эффективное считывание при помощи РНК-полимеразы II. После процессинга первичны.х транскриптов (см. с. 305), выхода образовавшихся мРНК в цитоплазму и их трансляции появляется несколько [c.303]

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]

Один из предполагаемых механизмов действия энхансера основан на результатах изучения бактериальных систем. Известно, что в клетках бактерий началу гранскрипции способствует образование петли ДНК. Это согласуется с данными о том, что энхансеры обычно наиболее эффективны, когда они находятся вблизи промотора с увеличением расстояния их активность постепенно падает. На рис. 10-27 приведена схема двух вариантов действия энхансера с образованием петли. Предложены и другие гипотезы о механизме действия этого регуляторного элемента. 1. Энхансер может действовать на большом расстоянии, активируя ДНК-топоизомеразу, которая вносит торсионное напряжение в большую петлю ДНК. используя для этого энергию гидролиза АТР. 2. Энхансер может влиять на гранскрипцию, действуя как сайт посадки мобильных белков, которые связываются с ДНК и затем движутся вдоль ее молекулы. 3. Энхансер может связывать белки, которые способствуют присоединению близлежащего гена к определенной области ядра, где локализованы факторы транскрипции. [c.198]

Нами было установлено, что эффективность экспрессии в дрожжах и соответственно выход желаемого продукта можно увеличить многократно за счет ряда факторов 1) повышения стабильности вектора при включении в его состав гетерологичного энхансера репликации 2) минимизации размера вектора для повышения числа его копий 3) модификации кассеты экспрессии (индуцибельный промотор, специфичный терминатор, два АТГ кодона начала транскрипции), 4) создания штамма реципиента с ускоренным ростом культуры путем гибридизации неродственных гаплоидных штаммов (Арман и др., 1985 Чеперегин и др., 1990). Использование этих факторов оптимизации позволило создать первые отечественные штаммы дрожжей -высокоэффективные продуценты белка гена поверхностного антигена вируса гепатита В (HbsAg) для получения вакцины (Грановский и др., 1986 Чеперегин и др., 1990). В совместной работе с Институтом вирусологии им. Д.И. Ивановского разработаны условия ферментации штаммов - продуцентов и технология очистки белка, что подтверждено пятью авторскими свидетельствами и патентом (Арман и др., 1989). Вакцина прошла контроль в ГИСК им. Тарасевича, клинические испытания и была передана в производство. [c.71]

Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что регуляция транскрипции опосредуется связыванием варьирующего числа разнообразных факторов транскрипции со спепифическими родственными им элементами промоторов и энхансеров. По-видимо-му, эффективность инициации транскрипции зависит от взаимодействий между этими связанными с ДНК белками (и, возможно, другими связанными с ними белками) и одним или более компонентами основного аппарата транскрипции, хотя детали этой регуляции на молекулярном уровне неизвестны. Согласно этой модели, уровень экспрессии гена зависит от доступности, концентрации и активности одного или нескольких факторов, участвующих в его транскрипции. Такой механизм в значительной степени объясняет широкое разнообразие фенотипов дифференцированных клеток и тканей и их способность реагировать на изменения окружающей среды. Тот же самый принцип, вероятно, используется также при регуляции упорядоченного во времени и пространстве эмбрионального развития. Следовательно, сложная временная и пространственная картина экспрессии при эмбриогенезе создается в результате координированного взаимодействия как повсеместно присутствующих, так и ограниченных определенными структурами специфических факторов транскрипции. [c.84]

Весьма интересной особенностью левых областей генов U6- и 7SK-PHK является то, что они содержат последовательности, характерные для многих генов класса II (рис. 8.65). Так, у обоих генов между парами оснований —29 и —24 находится ТАТА-бокс, необходимый для эффективной инициации транскрипции. Более того, промоторы генов U6- и 7SK-PHK и промоторы генов других U-PHK содержат сходные элементы между парами —40 и — 50. Кроме того, в пределах нескольких сотен пар оснований левее промоторов генов U6- и 7SK-PHK встречаются элементы, характерные для промоторов и энхансеров генов класса II (разд. 8.3.з) в качестве примера можно привести G -бокс (5 -GGG GG-3 ) и октамер (5 -ATG AAAT-3 ). Насколько необходимы проксимальные и дистальные элементы промоторов и какова их физиологическая роль-неизвестно. Непонятно также, имеет ли какое-либо значение удивительное сходство между левыми регуляторными последовательностями промоторов генов U6- и 7SK-PHK. Вызывает интерес и высокая гомологичность между регуляторными последовательностями, находящимися левее гена U6-PHK, который относится к классу III, и регуляторными последовательностями генов, кодирующих РНК от U1 до U5 и относящихся к генам класса II [c.94]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология