Промотор эукариот

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]

Промоторные элементы генов одноклеточных эукариот — дрожжей — содержат сайты инициации (И), нуклеотидную последовательность ТАТА (обычно ТАТААА), а также другие элементы — активирующие последовательности (АП, UAS, англ. upstream a tivating sequen es), находящиеся перед сайтом инициации транскрипции (рис. 111, а). Кроме того, промотор может содержать элементы оператора О, участвующего в репрессии транскрипции. Расстояние между ТАТА-элементом и сайтом инициации может варьировать от 40 до 120 п. н., и в отличие, например, от промоторов позвоночных в промоторах дрожжей правильная точная инициация транскрипции сохраняется при изменении расстояния между сайтом инициации и ТАТА-элементом. Инициаторный элемент представляет собой особый участок, включающий нуклеотидную последовательность [c.196]

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]

В то же вре.чя многие регуляторные белки эукариот, как и у прокариот, составляют ничтожную долю всех белков. Регуляторные последовательности эукариотических генов иногда удалены от промотора на значительное расстояние (энхансеры, см. гл. X, раздел 2) и расположены впереди или позади него. Эго затрудняет поиск белков, узнающих определенные последовательности ДНК-ДИК в хроматине свернута в спираль с шагом около 80 и.о., и сайт узнавания может быть составлен из фрагментов разных участков, разнесенных в первичной структуре на эту величину. Поэтому изучение и моделирование механизма узнавания ДНК в хроматине требуют разработки совершенно новых подходов. [c.250]

Рис. 111. Районы промоторов генов эукариот, транскрибируемых РНК-полимеразой II

Наиболее существенной частью в определении домена является концепция о том, что область, чувствительная к ДНКазе I, захватывает по крайней мере длину единицы транскрипции. Часто мы думаем, что регуляция заключается в ряде событий, возникающих в дискретной последовательности ДНК,-например, в способности инициировать транскрипцию на промоторе. Даже если это и так, такая регуляция должна определяться или сопровождаться структурными изменениями более широкого масштаба. В этом может быть различие между эукариотами и прокариотами. [c.382]

В течение многих лет оставалось неизвестным, можно ли применять эту модель контроля генетической активности к клеткам эукариот. Известно, что ДНК эукариотической клетки упакована с помощью гистоновых белков в нуклеосомы, масса которых равна массе ДНК. Присутствие нуклеосом предполагает существование каких-то иных путей регуляции генов. Об этом же свидетельствует и гот факт, что у эукариот регуляторные белки часто связываются в участках, удаленных на тысячи нуклеотидных пар от промотора, на который они [c.183]

Рис. 7.1. Обобщенная структура эукариотического экспрессирующего вектора. Его основные элементы эукариотический транскриптон с промотором (/>), сайтом клонирования (С К) и сигналами терминации и полиаденилирования t) эукариотический селективный маркер (СМ) сайт инициации репликации, функционирующий в клетках эукариот сайт

Большинство генов эукариот находится под контролем промоторов и энхансеров [15] [c.191]

В настоящее время известно, что в регуляции большинства генов высших эукариот участвуют элементы, расположенные непосредственно перед промотором, и один или два энхансера, лежащие вдали от сайта инициации синтеза РНК (см. рис. 10-22, А). Хотя обычно энхансеры находятся на расстоянии нескольких тысяч нуклеотидных пар от регулируемого ими промотора, некоторые из них могут быть удалены более чем на 20000 нуклеотидных пар. Как энхансеры, так и элементы, расположенные перед промотором, соединяются с сайт-специфическими ДНК-связывающими белками, которые и опосредуют их действие. Часть этих регуляторных белков, но-видимому, присутствует во всех тканях, тогда как другие обнаруживаются только в определенных типах клеток. [c.192]

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]

Особые РНК-полимеразы обеспечивают транскрипцию клеточных органелл эукариот — хлоропластов и митохондрий. В составе хлоропластной ДНК обнаружены гены, гомологичные генам, кодирующим а-, - и -субъединицы РНК-полимеразы Е. oli. Это, а также сходство нуклеотидной последовательности промоторов бактерий и хлоропластов свидетельствует о том, что РНК-полимераза хлоропластов должна быть сходна с РНК-полимеразой бактерий. РНК-полимеразы митохондрий состоят, по-видимому, всего из одной субъединицы, подобно РНК-полимеразам, кодируемым некоторыми бактериофагами, такими, как ТЗ и Т7. РНК-полимераза митохондрий дрожжей сходна с РНК-полнмеразами этих фагов по аминокислотной последовательности. Ген, кодирующий митохондриальную РНК-полимеразу, располагается в ядре. [c.136]

Может ли большой избыток некодирующей ДНК высших эукариот поддерживаться в ходе эволюции благодаря той регуляторной пластичности, которую она сообщает организму, содержащему много разнообразных транспозонов То, что известно о регуляторных системах, контролирующих гены высших эукариот, находится в соответствии с этой возможностью. Энхансеры подобно экзонам, но-видимому, действуют как отдельные модули, и активность генов зависит от суммарного влияния на промотор набора энхансеров (рис. 10-73). Транспозоны, перемещая энхансеры по геному, могут способствовать оптимизации регуляции генов в пелях выживания организма в ряду поколений. [c.246]

Основа регуляции транскрипции в случае ДНК-содержащих вирусов эукариот та же, что и у ДНК-содержащих фагов,— взаимное расположение и сила промоторов и терминаторов. Но в эукариотных системах встречаются новые регуляторные элементы, прежде всего энхансеры (см. гл. IX). Кроме того, образование зрелых молекул мРНК у ДНК-содержащих вирусов эукариот обычно связано с разнообразными посттранскрипционными изменениями (процессингом) первичных транскриптов. Это обстоятельство вносит важный вклад в регуляцию экспрессии генов. [c.299]

Т. происходит на участках ДНК, наз. единицами Т. или транскриптонами. В начале и конце транскриптона расположены специфич. нуклеотидные последовательности-соотв. промотор и терминатор. Существование множества транскриптонов обеспечивает возможность незавиеимого считывания разных генов, их индивидуального включения и выключения. У животных, растений и др. эукариот в состав транскриптона, как правшю, входит один ген. Транс-криптоны бактерий обычно наз. оперонами ми. из них содержат по неск. генов, обычно функционально связанных (напр., кодирующих неск. ферментов, участвующих в синтезе той шш иной аминокислоты). [c.619]

В нетранскрибируемых последовательностях генома перед экзон-интронами открыты специфические участки, названные промоторами, а также энхансерами (повышающие уровень транскрипции) и силан-серами (ослабляющие уровень транскрипции). При взаимодействии с белками они выполняют функции регуляторных сигналов при транскрипции. Этот способ регуляции широко используется клетками эукариот как в процессах дифференцировки, так и при индукции репрессии (см. главу 14). [c.493]

Огромную роль в иерархии регуляторных механизмов играет регуляция на уровне транскрипции, рассмотрению которой посвящен 10.3. Этот механизм довольно хорошо изучен на ряде примеров у прокариот. Например, наличие в питательной среде для бактерий триптофана, который синтезируется специальной системой ферментов (см. 9.5), делает нецелесообразным синтез этих ферментов, и соответствующий промотор для транскрипции генов, программирующих структуру этих белков, выключается с помощью комплекса специального белка, триптофанового апорепрессора, с триптофаном. Особенно большое значение регуляция транскрипции имеет у эукариот, особенно у многоклеточных организмов, поскольку даже на разных фазах клеточного цикла, а тем более на стадиях мно- [c.420]

Дель многих опытов по клонированию состоит в наработке в большом количестве какого-либо белка эукариот. Именно для этого и встраивают гены эукариот в плазмиды бактерий, Чтобы достичь высокого уровня экспрессии гена, эукариотическую ДНК нужно встроить вблизи от активного промотора транск- [c.318]

Как отмечалось выще, РНК-полимеразы эукариот не узнают свои промоторы на очищенных молекулах ДНК. Чтобы это произошло, с ДНК должны связаться один или более сайт-специфических белков. Такие белки называют факторами транскрипции (TF). Они отличаются от сигма-факторов прокариот (а-факторы) тем, что могут связываться с ДНК независимо от РНК-полимеразы. Полимеразы I, II и III требуют присутствия разных факторов транскрипции, обозначенных TF1, TFD и TFIII соответственно. Латинская буква, которая обычно следует за римской цифрой в названии фактора транскрипции, указывает, каким по счету был выделен данный фактор. Например, TFIIIA - это первый охарактеризованный фактор транскрипции, который действует на ген, транскрибируемый полимеразой III (ген 5S-pPHK). [c.146]

Если в отношении прокариот такое действие на расстоянии нельзя назвать чем-то необычным, а отношении эукариот этот феномен следует признать широкораспространенным. У прокариот имеется надежное доказательство того, что белки, связавшиеся с отдаленными участками ДНК, действуют по преимуществу так же, как и белки, присоединенные к соседним областям. Например, белок п1гС усиливает способность РНК-полимеразы связываться с промотором и образовывать открытый инициаторный комплекс (см. рис. 9-65). Разделяющая эти сайты ДНК формирует петлю, что позволяет белкам, связавшимся в отдаленных участках, взаимодействовать с полимеразой (рис. 10-17). Такое взаимодействие происходит довольно легко, поскольку ДНК действует как ограничитель и белок, связавшийся даже на расстоянии нескольких тысяч нуклеотидных пар, постоянно сталкивается с промотором (рис. 10-18). [c.189]

Представляется вероятным, что все механизмы, используемые бактерией для контроля активности РНК-нолимеразы, реализуются и в эукариотических клетках (см. рис. 10-19). Однако образование стабильного транскрипционного комплекса на ДНК с участием ТАТА-фактора несомненно усложняет регуляцию генов у эукариот. На основании опытов in vitro можно сделать вывод, что основная фунгсция некоторых активирующих белков у эукариот состоит в том, что они помогают ТАТА-фактору соединиться с ДНК в области промотора. [c.191]

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]

У прокариот регуляторные белки обьгчно связываются со специфическими последовательностями ДНК вблизи сайта инициации транскрипции и либо подавляют, либо активируют транскрипцию соседних генов. Благодаря гибкости ДНК ее молекула может образовывать петли, что позволяет белкам, присоединившимся на некотором расстоянии от промотора, влггять на РНК-полимеразу. Воздействие на расстоянии весьма распространено в клетках эукариот, где экспрессию генов часто контролируют энхансеры, удаленные от промотора на тысячи ггуклеотидных пар. [c.198]

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]

Известно два основных нути желаемая структура может быть образована в один этап, нанример, в результате рекомбинации в пределах короткого района гомологии — при введении последовательностей, содержащихся в селекционной плазмиде, в специфический участок космидного клона (рис. 3.3). Примером может служить подстановка энхансерных или промоторных последовательностей в участок, предшествующий гену, введение селективных маркеров или индикаторных генов (устойчивости к неомицину, хлорамфеникол-ацетилтрансферазы, р-га-лактозидазы) под контроль промотора, который несет космида, или создание случайных составных сегментов, образованных гомологичными генами, принадлежащими космиде и плазмиде. При необходимости может быть использован перенос в клетки-хозяева, непермиссивные для репликации одного из этих компонентов, что позволяет элиминировать независимо реплицирующиеся плазмиды, возникающие в результате вторичных рекомбинационных событий. Сходным образом селекционные плазмиды с последовательностями, гомологичными космидному вектору, используют для введения специфических последовательностей (например, маркеров, селектируемых в эукариоти- [c.85]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология