Гены оператор

Рис. 14.12. Регуляция синтеза белка путем индукции (схема). ГР-ген-регулятор П-промотор ГО - ген-оператор.

Активность репрессора управляется специфическими метаболитами, получившими название эффекторов. При образовании индуцируемых ферментов индуктор действует как эффектор и инактивирует репрессор это приводит к тому, что репрессия гена-оператора снимается. В резу.льтате цистроны в опероне могут начать синтез соответствующей wi-PHK, а это в свою очередь приводит к синтезу закодированных в этих цитронах полипептидов, синтез которых в отсутствие индуктора был репрессирован. Было экспериментально показано, что в присутствии специфически индуцирующих эффекторов у делящихся бактерий резко возрастает количество образующегося щ-РНК, способной образовывать гибриды с той фракцией ДНК, которая содержит соответствующий оперон [109[. Таким образом, действие репрессора, по-видимому, связано скорее с ингибированием образования. т-РНК, чем с подавлением ее деятельности. Однако не исключена и последняя возможность высказывалось предположение, что активность репрессоров может быть направлена против определенных форм S-PHK, необходимых для трансляции одного или нескольких цистронов данного оперона [105]. [c.285]

Геи-регулятор Ген-оператор Структурные гены [c.284]

Как было указано, концентрация ряда ферментов в клетках резко снижается при повышении содержания отдаленных конечных продуктов, образующихся в цепи последовательных ферментативных реакций. Такой эффект, получивший название репрессии ферментов, часто наблюдается при реакциях биосинтеза. В этих случаях молекулы репрессора, также образующиеся в рибосомах ядра по команде гена-регулятора, являются неактивными и сами по себе не обладают способностью подавлять деятельность гена-оператора и, следовательно, всего оперона, но приобретают такую способность после образования комплекса с конечным или одним из конечных продуктов биосинтетического процесса (см. рис. 14.13). [c.537]

Прекращение введения животным индукторов способствует обратному развитию индуцированного синтеза, и уровень ферментной активности, содержание ферментного белка и кофермента возвращаются к норме. Многочисленные исследования, проведенные в данном направлении, позволяют предположить, что индукция ферментов, метаболизирующих лекарства, обусловлена активированием одной или более генетических систем посредством депрессии гена оператора аналогично механизму действия гормонов [1041. [c.178]

Индуцированный синтез подавляется специфическим веществом — репрессором, находящимся в цитоплазме. Репрессор синтезируется особым геном-регулятором. Позднее было показано, что репрессоры — белки. Репрессор действует на ген-оператор, управляющий переносом информации от нескольких структурных генов к синтезируемым белкам. При воздействии реп-рессора прекращается работа всей совокупности зтих генов — всего оперона. [c.287]

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

Ri и R 2 — гены-регуляторы, Oi и Оа — гены-операторы, х, структурные гены цистронов. [c.208]

Таким образом, биосинтез мРНК, контролирующий синтез белка в рибосомах, зависит от функционального состояния репрессора. Этот репрессор представляет собой тетрамерный белок с общей мол. массой около 150000. Если он находится в активном состоянии, т.е. не связан с индуктором, то блокирует ген-оператор и синтеза мРНК не происходит. При поступлении метаболита —индуктора —в клетку его молекулы связывают репрессор, превращая его в неактивную форму (или, возможно, снижают его сродство к гену-оператору). Структурные гены выходят из-под запрещающего контроля и начинают синтезировать нужную мРНК. [c.537]

Природа репрессора не ясна. Наиболее вероятно, что это белок четвертичной структуры с двумя аллостерическими центрами, один из которых комплементарен гену-оператору, другой— эффектору. При взаимодействии с эффектором сродство репрессора к оператору изменяется. [c.16]

А. Ген-регулятор образует репрессор, блокирующий ген-оператор и тем самым предотвращающий формирование г-РНК на структурных генах. В присутствии эффектора (индуктора) репрессор инактивируется п геп-оператор дает сигнал структурным генам начать работу. Б. Репрессор становится активным при соединении с эффектором в данном случае роль эффектора может выполнять продукт одного из ферментов, образованных структурными генами (угнетение по принципу обратной связи). [c.284]

Я н о представляют собой гея-регулятор и ген-оператор соответственно, У, 2, 3... представляют собой структурные гены. Продукт гена-регулятора БР может соединяться непосредственно с О, однако этого может ие произойти, если БР сначала соединится с индуктором. Наоборот, БР не сможет связаться с О без предварительного соединения с корепрессором. [c.71]

Механизмы репрессии и индукции во многом близки между собой, иногда говорят, что оба процесса подобны двум сторонам одной медали. В управлении обоими важную роль играет вещество — репрессор, который может вызвать либо синтез всей группы ферментов, осуществляющей цепь реакций, либо подавить его, полностью парализовать. Действие репрессора определяется влиянием на него химического соединения — метаболита клетки, играющего роль регуляторного сигнала. Это тот самый метаболит (например, Ь-изолейцин), который является конечным продуктом реакции и которого в клетке нужно то больше, то меньше. Если в системе накопится его избыток, он может соединяться с репрессором, либо последний может оставаться свободным. При связывании репрессор либо активируется, либо инактивируется в зависимости от того, какая система имеет место в данном случае — репрессируемая или индуцируемая. В активном состоянии репрессор соединяется со специальным участком ДНК (геном-оператором), который выключает все структурные гены, [c.89]

Допустим, что речь идет о необходимости создать ферменты для некоторой последовательности реакций, заканчивающейся образованием продукта Р. Пусть для этой последовательности нужно три фермента. Тогда по схеме Моно и Жакоба этот продукт вступает в реакцию с одним из белков, производимым на особом участке ДНК, называемом геном-регулятором. Это соединение, так называемый репрессорный белок, в свою очередь, действует на систему, состоящую из участка ДНК, называемого оператором (ген-оператор), и участков, называемых структурными генами. На структурных генах и получается м-РНК, непосредственно используемая для синтеза требуемых белков-ферментов. Роль гена-оператора заключается в контролировании скорости использования структурных генов для синтеза белка. Если репрессор соединился с геном-оператором, блокировал его, то работа соответствующих структурных генов прекращается. В нашем примере ген-оператор должен контролировать деятельность трех участков ДНК, производящих нужные м-РНК и, следовательно, и ферменты для данной сложной реакции. Выключение оператора в результате фиксации на нем белка репрессора, связанного с продуктом реакции Р, прекращает и производство ферментов для реакции. Если концентрация продукта Р понизилась, оператор освободился от блокады, то синтез ферментов возобновляется и вся биохимическая машина запускается вновь. [c.189]

Природа гена-оператора скрывает в себе еще много неясного. Известны мутанты по этому гену. Предполагается, что ген-оператор включает и выключает считывание генетической информации. Пока еще не пришли к единому мнению относительно того, действительно ли ген-оператор — это самостоятельный ген, стоящий перед геном Si, или же это всего лишь начальный участок гена Sj. Одно можно сказать наверняка перевод гена-оператора в, положение включено или выключено определяется извне, а не самим геном. [c.274]

Ген-оператор Структурные гены [c.275]

На участке ДНК, соответствующем оперону, находятся три структурных гена (z, у и а). Эти гены кодируют р-галактозидазу, гидролизующую лактозу до глюкозы и галактозы, галактозидпермеазу, переносящую лактозу через клеточную мембрану, а также галактозидтрансацетилазу, переносящую ацетильный остаток с ацетил-КоА на галактозу. Кроме структурньгх генов, оперон содержит регуляторные последовательности ген-оператор, примыкающий к З -по-следовательности структурного гена, и ген-регулятор, кодирующий белок-реп-рессор. К гену-оператору примыкает промотор — начальный сайт инициации транскрипции. Белок-репрессор, взаимодействуя с геном-оператором, частично блокирует область промотора. Это препятствует присоединению РНК-поли- [c.471]

Рис. 124. Ген-регулятор й, расположенный на некотором расстоянии от оперона, регулирует работу гена-оператора.

Проще всего было бы предположить, что накапливающийся конечный продукт, аргинин, непосредственно воздействует на ген-оператор и переводит его в положение выключено (т. е. считывание информации прекращается ). Однако в данном случае все не так просто. Существует еще один ген, ген-регулятор (/ ). Само на.звание свидетельствует о его назначении регулировать положение оператора на включено или выключено . Ген / , разумеется, тоже находится в геноме, но располагается не рядом с оператором, а на некотором расстоянии от него (рис. 124). [c.276]

Лактозный оперон (1ас-оперон) включает структурные гены трех ферментов X, V и А (отвечают за взаимозависимый синтез Р-галактозидазы, галактозилпермеазы и ацетилтрансферазы), контролирующих метаболизм лактозы в клетке (рис. 3.2). Экспрессия ферментов регулируется белком-репрессором — продуктом гена-регулятора (К), пространственно удаленного от гена-оператора (О). Субъединищ.1 репрессора (38кДах4) возникают с постоянной скоростью. Репрессор обладает высоким сродством к соответствующему оператору (К = моль/л). Именно белок-репрес-сор, будучи присоединен к гену-оператору, препятствует транскрипции структурных генов X, V и А. [c.38]

Названные выше гены в хромосомной ДНК обладают специфическими функциями (средний размер гена оценивают в 1300 пн) Ген-регулятор определяет синтез белка-репрессора, способного связываться с оператором (см ) на ДНК или с РНК, предотвращая соответственно транскрипцию или трансляцию Ген-оператор — участок ДНК, связываясь с которым белок-репрессор предотвращает инициацию (начало) транскрипции на прилежащем промоторе, ответственном за связывание фермента РНК-полимеразы, инициирующей транскрипцию гена На промоторе гена эукариотической клетки имеется специфический локус (участок), в десятки—сотни тысяч раз повышающий число посадок РНК-полимера-зы на промотор ближайшего гена Этот локус называется энхан-сером, или усилителем (от англ enhan er — усилитель) Энхансеры тканеспецифичны Они представляют собой большую разнообразную группу регуляторных элементов клетки Другими словами это элементы позитивного контроля К элементам негативного контроля относятся сайленсеры (от англ silen er — глушитель), угнетающие транскрипцию Энхансеры и сайленсеры обладают только цис-действием, влияя на гены, локализующиеся на той же молекуле [c.159]

Регуляторный механизм репрессии конечным продуктом показан на рис. 22. Из него видно, что ген-регулятор образует апорепрессор, превращающийся в репрессор только после связи с конечным продуктом реакций — корепрессором. Только в таком связанном виде репрессор блокирует ген-оператор и прекращает синтез фермента. [c.48]

Согласно теории Ф. Жакоба и Ж. Моно, в биосинтезе белка у бактерий участвуют по крайней мере 3 типа генов структурные гены, ген-регулятор и ген-оператор. Структурные гены определяют первичную структуру синтезируемого белка. Именно эти гены в цепи ДНК являются основой для биосинтеза мРНК, которая затем поступает в рибосому и, как было указано, служит матрицей для биосинтеза белка. Регуляция синтеза белка путем индукции представлена на рис. 14.12. [c.535]

Модель оперона полностью подтверждена генетическими исследованиями, доказавшими существование гена-регулятора, гена-оператора и их мутаций. Синтез -галактозидазы в Е. olt контролируется так называемым Лак-опероном. На него действует Лак-репрессор — тетрамерный белок с м. м. 150 000. [c.287]

Контроль гена-оператора над опероном, по-видимому, определяется тем, что синтез мРНК начинается с конца оперона, примыкающего к гену-оператору. [c.288]

Механизм репрессии конечным продуктом на уровне транскрипции стал проясняться с 50-х гг. XX в. Большой вклад в это внесли работы Ф. Жакоба и Ж. Моно. Было показано, что наряду со структурными генами, кодирующими синтез ферментов, в бактериальном геноме существуют специальные регуляторные гены. Один из них — ген-регулятор (ген К), функция которого заключается в регуляции процесса транскрипции структурного гена (или генов). Ген-регулятор кодирует синтез специфического аллосте-рического белка-репрессора, имеющего два центра связывания один узнает определенную последовательность нуклеотидов на участке ДНК, называемом оператором (ген О), другой — взаимодействует с эффектором. Ген-оператор расположен рядом со структурным геном (генами) и служит местом связывания репрессора. В отличие от операторных генов гены-регуляторы расположены на некотором расстоянии от структурных генов (продукты регуляторных генов — репрессоры являются свободно диффундирующими белковыми молекулами). [c.119]

Механизм регуляции транскрипции заключается в следующем. Белок-репрессор синтезируется в неактивном состоянии в виде прорепрессора. Конечный продукт деятельности ферментов — триптофан — является активатором белка-репрессора, который после активации взаимодействует с геном-оператором и останавливает транскрипцию (рис. 29.6). [c.473]

Имеется еще один механизм регуляции, связанный со снижением скорости транскрипции, так называемая аттенуация. В клетках Е. соИ, как и в других бактериях, между первым структурным геном и геном-оператором расположена лидерная последовательность порядка 140—150 нуклеотидов, так называемый аттенуатор. Даже небольшой избыток конечного продукта того же триптофана приводит к тому, что РНК-полимераза, достигнув аттенуатора, перестает транскрибировать оперон. Уменьшение конечного продукта вновь включает транскрипцию. [c.473]

При каждой группе имеется ген-оператор, запрещающий работу оперона по сигналу от гена-регулятора. Сигналом является репрессор, вырабатываемый регулятором. Активность репрес-сора в свою очередь определяется наличием или отсутствием специфических метаболитов, получивших название эффекторов. Под влиянием эффектора репрессор инактивируется и репрессия оперона снимается. В других случаях регулятор продуци- [c.15]

Именно пространственный код, т. е. общее структурное соответствие, определяет и организацию обратных связей во всех описанных случаях. Матрица — оперон — производит вторичные матрицы (РНК), на которых синтезируются белки — ферменты они катализируют какие-то реакции. Если продукт этих реакций не используется с должной скоростью, то он может реагировать с белком, производимым геном-регулятором, и, соединяясь затем с геном-оператором, затормозить синтез целой группы биокатализаторов. Эта иллюстрация важности матричного принципа данная молекула реагирует с такой, конфигурация которой соответствует ее собственной геометрии, а движения отдельных частей молекулы могут лишь способствовать лучшему и более энергически выгодному контакту. Вполне естественно, что в конечном счете обратные связи этого типа поддерживают и сохраняют именно геометрический план динамической структуры. [c.191]

Пусть имеется две цепи ферментов одна — конститутивная, разлагающая глюкозу, а другая — предназначена для разложения лактозы. Было установлено, что при разложении глюкозы получается некоторое вещество (корепрессор), которое, соединяясь с продуктом, возникающим на тене-регуляторе (апорепрес-сор), дает активное соединение (голорепрессор), прекращающее синтез ферментов линии лактозы . Пока идет окисление глюкозы, не требуется строить ферменты для разложения другого углевода и лактоза не используется. Но если почему-либо окисление глюкозы задерживается (например, в питательной среде понизилось содержание глюкозы), то апорепрессор остается свободным и тогда с ним соединяется сама лактоза. Б результате тот инструмент (ген-оператор), с помощью которого клетка выключала всю линию производства ферментов, нужных для разложения лактозы, выводится из строя — блокируется и эти ферменты начинают образовываться, т. е. клетка начинает разлагать и использовать лактозу (цветн. табл. П). [c.146]

Дополнительный ген, называемый геном-оператором (О), следит за тем, чтобы группа генов Sj — S4 выключалась одновременно. Он находится (вероятно, всегда) на одном конце цепи генов (рис. 123). Ген-оператор в известной степени контролирует входящие в данную группу структурные гены он определяет, будут ли они действовать, т. е. строить соответствующие ферменты, или останутся неактивными. Вся группа генов в целом, т. е. ген-оператор совместно со структурными генами, получила название оперона. Этот термин принадлежит Франсуа Жакобу и Жаку Moho, которые за свою гипотезу оперона (в числе прочих открытий) получили в 1965 г. Нобелевскую премию. [c.274]

Рис. 125. Ген-регулятор Е образует неактивный апорепрессор, который превращается в активный голорепрессор только соединившись с корепрессором (это накопившийся конечный продукт цепи реакций, в данном случае аргинин). Голорепрессор выключает ген-оператор (О) и таким образом прекращает считывание информации, необходимой для образования ферментов Ф1—Ф4.

Рис. 129. При распаде глюкозы образуется корепрессор, который соединяется с апорепрессором — возникает активный голорепрессор. Этот последний блокирует ген-оператор. В результ.чте синтез ферментов, необходимых для разложения лактозы, немедленно прекращается.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология