РНК-полимераза транскрипции

Инициация и регуляция транскрипции ДНК у эукариот с участием РНК-полимеразы в большей степени, чем у прокариот, зависит от множества других белков — факторов транскрипции, взаимодействующих с дискретными участками ДНК, образующих сложный эукариотический про.мотор. В районе промотора, прилегающего к сайту инициации транскрипции (кзп-сайту), обнаружены участки с характерными нуклеотидными последовательностями (мотивами), которые оказывают цис-действие на экспрессию близлежащего гена. Эти элементы могут взаимодействовать с РНК-полимеразой и другими белками-факторами транскрипции. Разные ядерные белковые факторы транскрипции, представляющие собой регуляторные белки, способны связываться с теми или иными нуклеотидными последовательностями ДНК, оказывая тем самым влияние На экспрессию разных генов. Такие белки, способные к диффузии [c.195]

Транскрипция является первой стадией реализации (считывания) генетической информации, на которой нуклеотидная последовательность ДНК копируется в виде нуклеотидной последовательности РНК. В основе. механизма копирования при транскрипции лежит тот же структурный принцип комплементарного спаривания оснований, что и прн репликации. Транскрипция осуществляется ферментами РНК-полимеразами, синтезирующими РНК на ДНК-мат-рице из рибонуклеозидтрифосфатов. [c.133]

Итак, область эукариотического промотора рассматривается как специфический ДНК-остов, на котором собираются белки транскрипции, узнающие свои сайты связывания и взаимодействующие как друг с другом, так и с РНК-полимеразой. Нельзя исключить, что факторы транскрипции являются ферментами и в процессе этих взаимодействий осуществляются ферментативные модификации как белковых факторов, так и ДНК. Появление нового фактора транскрипции в дифференцированных клетках можно рассматривать как способ включения гена на нужной стадии развития. [c.201]

Цикл транскрипции начинается с присоединения РНК-полимеразы к промотору — строго определенному участку ДНК, с которого начинается синтез РНК. Механизм поиска промоторов изучен Недостаточно предполагается, что молекулы РНК-полимеразы при- [c.137]

БАК может выступать также и в роли репрессора транскрипции. Например, в галактозно.м опероне кроме стимулируемого БАК промотора Р[ и.меется репрессируемый БАК промотор Р- . и два про.мотора перекрываются друг с другом, так что присоединение одной молекулы РНК-полимеразы к промотору Рг препятствует присоединению другой молекулы РНК-поли.меразы к Рг (рис. 92). Присоединение БАК к ДНК мешает связыванию РНК-поли.меразы с Ра и не мешает связыванию с Р,. Поэтому БАК оказывает не только прямое, но и опосредованное активирующее действие на промотор Р]. Блокирование промотора Р-г приводит к усилению транскрипции с Р,, так как обеспечивает беспрепятственное связывание РНК-полимеразы с Р1. [c.150]

Транс-действующие факторы транскрипции, связывающиеся с элементами про.мотора РНК-полимеразы I, не изучены. Значительно больше известно о структуре и механизмах действия белковых факторов транскрипции, взаимодействующих с РНК-полимеразой III. [c.209]

У эукариот транскрипция изучена хуже, чем у бактерий. Это связано, в частности, с тем, что очищенные РНК-полимеразы эукариот не способны осуществить полный цикл транскрипции. Для этого всегда нужны дополнительные белковые факторы, лишь часть нз которых получена в очищенном виде. Пока эукариотический цикл транскрипции удается осуществить лишь в частично очищенных клеточных экстрактах, содержащих недостаточно охарактеризованные компоненты. Тем не менее можно считать, что в основных чертах цикл транскрипции эукариот и бактерий сходен. [c.137]

Репрессор регулирует активность трех промоторов фага, из которы.х два, Рям и Рр, располагаются рядом. Транскрипция с промоторов Рк.ц и Рн идет в противоположных направ-лениях.. Между стартовыми точками этих промоторов располагаются три участка связывания репрессора Ок,, Ор. и Ор, (рис. 88). Участок Ор, перекрывается с участком связывания РНК-полимеразы с промотором Ррм. поэтому связывание репрессора с Ой, мешает связыванию РНК-полимеразы с Рк.м н тем самым подавляет транскрипцию. [c.145]

Во всех до сих пор рассмотренных примерах регуляции транскрипции на взаимодействие РНК-полимеразы с промотором влияли белки. Регуляция синтеза рибосомных РНК дает пример того, что с РНК-полимеразой могут непосредственно реагировать и низко молекулярные эффекторы. [c.154]

ЭНХАНСЕРЫ ТРАНСКРИПЦИИ ГЕНОВ, ТРАНСКРИБИРУЕМЫХ РНК-ПОЛИМЕРАЗОЙ II [c.203]

РЕГУЛЯЦИЯ ТРАНСКРИПЦИИ, ОСУЩЕСТВЛЯЕМОЙ РНК-ПОЛИМЕРАЗОЙ [c.209]

Рис. 2.90. Единичная нуклеотидная цепь ДНК с характерной специфической последовательностью оснований. На 5 -конце, где начинается транскрипция, обозначены два характерных участка СААТ и ТАТА (80 и 30 п.н.). По аналогии с бактериальным геномом предполагают, что последовательность СААТ служит сайто.м узнавания для РНК-полимеразы, а участок ТАТА является промоторным для индуцируемой полимеразой транскрипции. ДНК транскрибируется в комплементарную последовательность РНК, включая интроны. Затем РНК подвергается процессингу, интроны удаляются, 5 -конец кэпируется , а З -конец закрывается последовательностью poly А. После этого созревшая мРНК проходит через ядерную мембрану и прикрепляется к рибосоме, где генетическая информация транслируется в белковую последовательность.

Уровень репрессии гена Т7-РНК-полимеразы в системе, рассмотренной выше, бывает недостаточным для предотвращения летального действия очень токсичных рекомбинантных белков на клетку-хозяина. В этом случае для индукции рекомбинантного гена может быть использовано заражение клеток, содержащих экспрессирующий вектор, фагом СЕ6, который содержит в своей хромосоме ген Т7-РНК-полимеразы, под контролем -промоторов и регулируемых температурочувствительным репрессором с1857. После заражения таким фагом рекомбинантных клеток и индукции гена Т7-РНК-полимеразы транскрипция рекомбинантных генов происходит настолько эффективно, что это предотвращает нормальное развитие самого фага. Оба типа систем имеются в продаже и распространяются фирмой Novagene (США). [c.110]

Открытие основных компонентов систем транскрипции и трансляции послужило важным стимулом в изучении механизмов регуляции этих процессов. В 1961 г. Ф. Жакоб и Ж. Моно опубликовали схему регуляции синтеза белков на уровне транскрипции при помощи регуляторных белков, а в 1966 г. У. Гилберт и Б, Мюллер-Хилл впервые выделили такой белок. Кроме того, оказалось, что РНК-полимераза сама является регулятором генной активности (Р. Б. Хесин. 1962—1966). Эти работы привели к открытию основных регуляторных генетических элементов — промоторов и терминаторов транскрипции. [c.7]

Транскрипцию генов рибосомных РНК, тРНК и большинства генов, кодирующих белки, обеспечивают молекулы РНК-полимеразы, содержащие главную а-субъединицу (молекулярная масса у Е. oli 70 кД, у Вас. subtilis— 43 кД). На несколько тысяч молекул РНК-полимеразы, имеющихся в бактериальной клетке, приходится примерно тысяча молекул главной а-субъединицы. В меньших количествах имеются минорные а-субъединицы, используемые для транскрипции ограниченного числа генов (см. раздел 3 этой главы). Набор минорных а-субъединиц у разных бактерий неодинаков. По размеру они меньше главной а-субъединицы. Сравнение нуклеотидных последовательностей генов разных а-субъединиц свидетельствует о том, что все они произошли от одного предкового гена. [c.135]

Этот цикл у бактерий удается целиком осуществить в простой бесклеточной системе, состоящей из ДНК-матрицы и очищенной РНК-полимеразы, без каких бы то ни было дополнительных факторов, Эго не значит, что РНК-полимераз является единственным белком, участвующим в транскрипции. В ней могут участвовать и разнообразные регуляторные белки- Однако роль их вспомогательная они мешают или помогают РНК-полимеразе на тех или иных стадиях цикла транскрипции, которые она осуществляет и в их отсутствие. Поэтому изучение цикла транскрипции изолированной бактериальной РНК-полимеразой позволяет понять не только фер-.ментативные механизмы синтеза молекулы РНК, но, что еще важнее, дает ключ к пониманию механизмов регуляции транскрипции. [c.137]

На стадии элонгации в ДНК расплетено примерно 18 и. п. Примерно 12 нуклеотидов матричной нити ДНК образует гибридную спираль с растущим концом цепи РНК (рис. 84). По. мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстаномение двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается очередное звено растущей цепи РНК из ко.мплекса с матрицей и РНК-полимеразой. Эти перемещения должны сопровождаться относительным вращением РНК-полимеразы и ДНК- Трудно себе представить, как это может происходить в клетке, особенно при транскрипции хроматина. Поэтому не исключено, что для предотвращения такого вращения двигающуюся по ДНК РНК-полимеразу сопровождают топоизомеразы. [c.139]

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]

На основании сравнения последовательностей разных промоторов выведена каноническая последовательность промотора, в которой представлены наиболее часто встречающиеся в каждом положении нуклеотиды. Каноническая последовательность участка —10 — ТАТААТ (эта последовательность называется также блоком Приб-нова), участки —35 — TTGA A (при рассмотрении промоторов обычно приводят последовательность только той нити ДНК, которая в транскрибируемой части совпадает с последовательностью РНК, т. е. является незначащей). Каноническая последовательность промотора несимметрична, что отражает его функциональную несимметричность. Действительно, промотор определяет не только место начала транскрипции, но и ее направление. Среди природных промоторов пока не обнаружено ни одного с канонической последовательностью, но искусственно сконструированный промотор с канонической последовательностью отличается очень высокой эффективностью (этот результат не был заранее очевиден усредненная последовательность вполне могла бы обладать средними свойствами). О том, что каноническая последовательность является наиболее эффективной, свидетельствуют и результаты многочисленных данных по мутационным изменениям последовательности промоторов изменения, приближающие последовательность промотора к канонической, как правило, увеличивают его силу, тогда как изменения, уменьшающие его сходство с канонической,— уменьшают его силу. Изменения нуклеотидной последовательности вне участков —10 и —35 обычно слабо сказываются на силе промотора. Знание этих закономерностей, однако, еще не позволяет надежно предсказывать силу промоторов и находить промоторы, рассматривая последовательность ДНК, хотя РНК-полимераза делает это очень быстро. [c.141]

Последствия связывания с батее сложные. Этот участок частично перекрывается с участком связывания РНК-патн.меразы с промотором PR, поэтому связывание репрессора с подавляет транскрипцию с Рн. Степень перекрывания Ов с участком связывания РНК-патимеразы с промотором Ркч очень мала в нем имеется только одна фосфатная группа ДНК, с которой контактируют и РНК-пати.мераза, и репрессор. Поэтому. южно думать, что связывание репрессора с Од, не мешает связыванию РНК-поли.меразы с Ркм. Более того, показано, что репрессор, связываясь с Од, , значительно стимулирует (до десяти раз) транскрипцию с Ррч. Предполагается. что активирующее действие репрессора обусловлено тем, что в районе общего фосфата. между РНК-патимеразой и репрессором возникает белок-белковый контакт, помогающий РНК-полимеразе начать транскрипцию с промотора Рдм (рис. 88). [c.146]

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]

Оператор лактозного оперона располагается сразу за стартовой точкой транскрипции. Долгое время считалось, что присоединение лактозного репрессора к про.мотору стерически мешает присоединению РНК-полимеразы. Однако недавно получены данные, свидетельствующие о том, что репрессор н РНК-полимеразы могут расположиться на промоторе рядом друг с другом. Поэтому приходится ду.мать о более изощренных механизмах репрессии, включающих специфические контакты репрессора с РНК-полимеразой. В лактозном опероне имеется два псевдооператора, сходных по нуклеотидной последовательности с оператором, но обладающих [c.150]

Два оператора имеется в галактозном опероне. Один из них располагается в районе —60 п. н. промотора, другой — в районе -г55 (рис. 92). Показано, что связывание репрессора с операторами ие мешает связыванию БАК и РНК-полимеразы с промотором. Поскольку для эффективной репрессии нужны оба оператора, пред-лолагается, что молекулы репрессора, расположенные на операторах, взаимодействуют друг с другом, образуя петлю ДНК- Такая конформация каким-то образом мешает инициации транскрипции. [c.151]

Стартовые точки транскрипции промоторов Рс и Рва о находятся на расстоянии 147 п. н. Репрессируя Рс, белок АгаС связывается оператором araOi, перекрывающимся с участком связывания РНК-полимеразы. Находясь в состоянии активатора, АгаС-белок связывается с участком ara , непосредственно примыкающим к участку связывания РНК-поли.меразы с промотором. Можно думать, что активация происходит за счет контакта с РНК-полимеразой. [c.152]

Особая а-субъединица участвует в транскрипции ряда генов, ответственных за метаболизм азота. К ним относятся ген, кодирующий глутаминсинтетазу, и гены, контролирующие фиксацию атмосферного азота. Про.моторы этих генов не содержат обычных для других промоторов последовательностей —10 и —35 . Вместо них имеются участки гомологии, центры которых расположены в поло- кениях —11 и —21 . Поэтому неудивительно, что эти промоторы ле используются РНК-полимеразой, содержащей главную сигма-субъединицу, а . Транскрипцию этих промоторов обеспечивает одна из минорных а субъединиц, о ", кодируемая геном rpoN. Однако для функционирования промотора гена глутаминсинтетазы белка а недостаточно. Необходим еще ДНК-связывающийся белок, называемый NRi. Перед промотором имеется пять участков его связывания наибольшее сродство NR, проявляет к двум отдаленным участка.м. Эти последовательности необходимы для активации промотора при низких концентрациях NRi и не обязательны при высоких. Если эти последовательности отодвинуть на тысячу пар нуклеотидов от промотора, они продолжают обеспечивать активность промотора. Предполагается, что белок NR взаимодействует с РНК-поли.меразой, расположенной на промоторе. Посадка NRi на ДНК облегчает это взаимодействие, сопровождаемое, по-видимому, образованием петли ДНК- [c.153]

Добавление гуанозинтетрафосфата к очищенной РНК-полимеразе подавляет транскрипцию оперона рибосомной РНК с промотора Р1, но не влияет на транскрипцию с Р2. Поэтому подавление транскрипции рибосомной РНК гуанозинтетрафосфатом никогда не бывает полным. [c.154]

В их отсутствие РНК-полимераза способна терминировать синтез РНК лишь на некоторых терминаторах, нуклеотидная последовательность в районе которых отличается двумя характерными особенностями. В них по ходу транскрипции сначала идет ОС-богатый участок, обладающий центральной симметрией, а затем участок из 4—8 расположенных подряд А в значащей нити. Транскрипция заканчивается на конце олигоА последовательности или сразу за ней. Предпадагается, что после прохождения РНК-полимеразой ОС-богатого участка с центральной симметрией в РНК-продукте возникает шпилька, приводящая к остановке РНК-полимеразы и разрушению части РНК-ДНК гибрида транскрибирующего комплекса. Оставшаяся часть РНК-ДНК гибрида, содержащая концевую олигои последовательность РНК, легко плавится ввиду относительной нестабильности rU-dA-nap, что приводит к освобождению РНК-продукта (рис. 94). Первым из комплекса освобождается РНК-продукт, а затем РН К-полимераза. В какой момент происходит схлопывание нитей ДНК, пока не известно. [c.155]

Таким образо.м, эффективность терминации зависит, по-види-мому, от баланса стабильности различных РНК РНК и РНК ДНК двойных спиралей. В энергетику этого баланса вносит вклад и РНК-поли.мераза, так как определенные. мутации, затрагивающие РНК-полимеразу, влияют на эффективность терминации. Эти же мутации влияют и на продолжительность пауз транскрипции, что подтверждает представление о том, что подготовительной стадией терминации яыяется пауза. [c.155]

Аттенюаторы могут регулироваться и в зависимости от уровня нуклеозидтрифосфатов. Например, в >1/г-опероне в лидерной РНК возможно образование двух шпилек, одна из которых является тер.минаторной. Первая от промотора шпилька вызывает при низкой концентрации СТР паузу транскрипции в результате рибосома, сннтезир ющая лидерный пептид, догоняет РНК-полимеразу и [c.160]

Молекулярные механизмы, с помощью которых описанные элементы промотора регулируют транскрипцию, еще не выяснены, но несомненно, что активность промоторных элементов обусловлена связыванием с определенными белковыми факторами, обеспечивающими точную и эффективную транскрипцию генов РНК-полимеразой П. Выделены разные белки, взаимодействующие с разными участками промотора, содержащими ТАТА, ССААТ или G -мотивг. По-видимому, существует несколько белков, способных связываться с мотивом ССААТ , среди них — гетеродимер, состоящий из разных субъединиц. Белок, узнающий G -мотив , связывается с участком ДНК, включающим 18—20 п. н., в центре которого находится G -элемент. Эффективность промотора, по крайней мере частично, определяется эффективностью отдельного элемента ( мотива ) в составе промотора, числом этих элементов и их взаимным расположением. Эти элементы, вероятно, функционируют в зависимости от ближайшего нуклеотидного окружения. Замены близлежащих нуклеотидов могут сильно сказываться на эффективности действия элемента. Так, например, замены выделенных жирным шрифтом нуклеотидов в окружении G -мотива (GGGG GGGG ) могут снижать активность промотора, тогда как замена первого G на Т вполне допустима. Если область промотора содержит как G , так и СААТ-элементы, то разные белковые факторы транскрипции, взаимодействующие с ними, могут согласованно активировать транскрипцию. [c.199]

Принципы действия энхансеров, способных оказывать свое влияние на значительном расстоянии (более чем тысячи нуклеотидных пар) и вне зависимости от ориентации по отношению к старту транскрипции, не выяснены. Короткие нуклеотидные блоки могут служить центрами связывания специфических ядерных белков, выступающих как транс-действующие факторы. Сила энхансера, вероятно, может зависеть от числа таких блоков (модулей). Обсуждаются следующие два основных механизма действия энхансеров. Считается, что функциональные участки генома, содержащие один или несколько генов, образуют длинные петли, включающие десятки тысяч нуклеотидных пар ДНК. Высказано представление, что петли закреплены в матриксе клеточного ядра и могут быть сверхспира-лизованы. В состав матрикса входит топоизомераза И, по-видимому, определяюш,ая топологию петли ДНК (см. гл. ХП), В таком случае взаимодействие энхансера с бе.1ками может менять конформацию всей петли, включая и удаленный от энхансера участок ДНК, в результате чего в составе петли изменяется локальная структура хроматина и облегчается транскрипция гена (рис. 112,6). Более вероятно, что влияние энхансера, связанного с белком, определяется его непосредственным взаи.чодействием с РНК-полимеразой и другими факторами транскрипции в процессе инициации- Такое взаимодействие может осуществляться благодаря сгибанию молекулы ДНК, что создает возможность непосредственного контакта районов промотора и удаленного от него энхансера, связанных со специфическими белками (рис. И2, в). [c.204]

Рис. из. Транскрипция рнбосомных генов эукарнот РНК-полимеразой I (а) и картины транскрипции, выявляемой методами электронной микроскопии (б) [c.208]

Пунктир — РНК-полимераза. стрелки — направление транскрипцяи зачернены внутренние участки генов, контролнрующкх транскрипцию (размеры указаны в нуклеотидах) [c.209]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология