Триптофановый репрессор

Рис. 6.4. Двухплазмидная система, позволяющая контролировать работу р -промотора фага X путем регуляции синтеза с1-ре-прессора с помощью триптофана. Ген репрессора с вместе с триптофановым промотором (р trp) находятся в одной плазмиде, а p -пpoмoтop и клонированный ген - в другой. Стрелками указано направление транскрипции. А. В отсутствие триптофана в среде ген с1 транскрибируется и транслируется, репрессор с1 связывается с р -промотором и блокирует транскрипцию клонированного гена. Б. В присутствии триптофана ген с1 репрессируется, его продукт не синтезируется, поэтому клонированный ген транскрибируется и транслируется.

Плазмидные векторы. Как уже отмечалось, для клонирования и экспрессии генов в клетках Е. oli обычно применяют различные модификации вектора pBR322, содержащие промоторы фага Л, лактозного и триптофанового оперона и их операторные участки. Благодаря последним экспрессию клонируемых генов можно регулировать, если плазмидная или бактериальная ДНК несет гены соответствующих репрессоров. Из многих вышеперечисленных факторов, влияющих на экспрессию генов, решающими являются сила промотора и структура сайта связывания рибосом (RBS-сайта). Напомним, что этот сайт включает в себя начальные кодоны гена, поэтому нет простых путей, обеспечивающих эффективную экспрессию чужеродных генов в бактериях. Такой экспрессии добиваются двумя принципиально различными подходами (схемами) — путем [c.329]

Репрессия триптофанового оперона. Транскрипция /тр-оперона блокируется, когда репрессор связывается с последовательностью т -оператора. Ген trp R, кодирующий репрессорный белок мол. массой 58000 Да, находится далеко от i>p-оперона. Для того чтобы trp R-белок мог связаться с оператором и действовать как репрессор, он должен образовать комплекс с триптофаном. Поскольку уровень экспрессии >pR очень низок и не зависит от триптофана, концентрация активного репрессора отражает концентрацию внутриклеточного триптофана. [c.178]

Все ранние работы по белкам-репрессорам были выполнены на бактериях. Выяснилось, что и у лактозного, и у триптофанового оперона активность этих белков контролируется посредством обратимого связывания небольших специфических молекул. В клетках эукариот белки-регуляторы гоже находятся под контролем небольших сигнальных молекул, таких, например, как сАМР. Эти молекулы осуществляют свое воздействие непрямым путем, влияя на фосфорилирование и дефосфорилирование белка. Хотя у бактерий фосфорилирование не играет такой важной роли в регуляции, и у них существует одна хорошо изученная система контроля, зависящая от фосфорилирования белков. На примере этой системы мы рассмотрим некоторые аспекты регуляции генов, знание которых способствует пониманию более сложной системы регуляции высших эукариот. [c.188]

Свободный триптофановый репрессор в неактивной форме [c.120]

Предложены модели, в соответствии с которыми узнавание осуществляется с помощью а-спиральных участков белка. Предполагается, что боковые радикалы аминокислотных остатков образуют специфические водородные связи с основаниями в широкой бороздке ДНК. Определение трехмерной структуры четырех регуляторных белков (С1- и СКО-репрессоров Х-фага, САР-белка, репрессора триптофанового оперона) показало, что ДНК-связывающие домены этих белков имеют характерный двухспиральный мотив. Предложены модели ДНК-белковых комплексов, согласно которым одна из а-спиралей (аз) находится в широкой бороздке и взаимодействует с основаниями ДНК, в то время как вторая (аг) взаимодействует с сахарофосфатным остовом ДНК и обеспечивает правильную ориентацию спирали а, в комплексе. Предполагаемые геометрии для четырех специфических ДНК-белковых комплексов не являются полностью одинаковыми положение спирали а, в широкой [c.292]

Триптофановый репрессор функционирует в виде тетрамера, состоящего из четырех субъединиц с мол. массой 12000 дальтон каждая. В бактериальной клетке содержится около 20 молекул тетрамера. Репрессор способен связываться с оператором in vitro только в присутствии триптофана. Таким образом, единственным существенным отличием в этом случае от взаимодействий в /ас-опероне является увеличение сродства белка репрессора к оператору в присутствии триптофана. [c.190]

Регулируемые терминаторы бактерий называют аттенюаторами (ослабителями). Впервые обнаружен и лучше других изучен аттенюатор триптофанового оперона Е. соИ. Этот оперон состоит из пяти генов, кодирующих ферменты биосинтеза триптофана. Регуляцию осуществляют две системы, чувствующие потребность клетки в триптофане. Первая система влияет на эффективность инициации на промоторе оперона. Репрессор триптофанового оперона в комплексе с триптофаном присоединяется к оператору, расположенному перед стартовой точкой транскрипции в районе —10 , и стерически препятствует РНК-полимеразе присоединяться к промотору. Таким образом, при избытке триптофана оперон репрессирован. В отсутствие триптофана репрессор теряет способность связываться с оператором, в результате чего оперон индуцируется. Эту систему дополняет регуляция в аттенюаторе, расгГоложенном на расстоянии 180 п. н. от стартовой точки транскрипции внутри <оидерной последовательности, предшествующей инициирующе.му кодону первого структурного гена. В условиях избытка триптофана лишь одна из десяти молекул РНК-полимеразы, начавших синтез РНК на триптофановом промоторе, преодолевает этот терминатор и переходит в область структурных генов. При уменьшении количества триптофана доля молекул РНК-полимеразы, преодолевающих аттенюатор, возрастает. [c.158]

Сходство между механизмами аттенуации триптофанового и гистидинового оперонов отчетливо выражено. В каждом случае лишение клеток именно аминоацил-тРНК непосредственно предотвращает терминирование транскрипции и обеспечивает таким образом транскрибирование структурных генов. Разница лишь в том, что триптофановый оперон подвержен также репрессор-опе-раторным взаимодействиям, тогда как в гистидиновом опероне аттенуация обеспечивает единственный способ контроля. (Мутации в лидерной области /гг5-оперона первоначально были обозначены как ЫзО, поскольку считалось, что с их помощью идентифицирован оператор. Этот пример показывает, что природа таких мутаций не может считаться установленной до тех пор, пока не будет исследован биохимически молекулярный механизм контроля.) [c.195]

Известна и детально изучена и обратная ситуация. В норме бактериальные клетки продуцируют набор белков, необходимых для превращения хоризмата в триптофан (см. рис. 115). Этот набор белков программируется пятью генами, расположенными в триптофановол1 опероне, схема которого представлена на рис. 128. При дефиците триптофана оперон нормально функционирует. Однако при появлении избытка триптофана он образует комплекс со специальным белком -апорепрессором, обладающим высоким сродством к операторному участку триптофанового оперона. В результате оперон целиком выключается. Это явление получило название репрессии В роли репрессора в данном случае выступает комплекс апорепрессора с триптофаном. [c.429]

Большое значение в прокариотических клетках имеет авторегуляция транскрипции, заключающаяся в подавлении транскрипции одним из продуктов оперона. Например, триптофановый апорепрессор выступает в качестве репрессора гена, программирующего этот апорепрессор. Поэтому последний никогда не накапливается в клетке в значительном количестве. Широко используется авторегуляция транскрипции оперонов, программирующих рибосомные белки. Гены рибосомных белков сгруппированы в несколько оперонов. Например, оперон S10 содержит расположенные друг за другом гены рибосомных белков S10, L3, L2, Ь4, L23, S19, L22, S3, S17, L16 и L29 (белки серии S - из малой, а серии L - из большой субъединицы). Регуляторным белком, подавляющим экспрессию этого оперона, является один из его продуктов — белок L4. [c.430]

Рис. 10-12. Соединение триптофана с белком-репрессором триптофанового оперона изменяет конформацию репрессора. Конформанионные изменения дают возможность этому регуляторному белку гесно связываться со спенифической последовательностью ДНК, и. таким образом, блокировать транскрипцию генов, которые кодируют белки, участвующие в синтезе триптофана (trp-onepon). Трехмерная структура этого бактериального белка (спираль-виток-спираль) определена с помощью метода рассеивания рентгеновских лучей и показана как в случае связывания триптофана, так и без него. Связывание триптофана приводит к увеличению расстояния между двумя узнающими спиралями (цветные цилиндры) в димере, что способствует образованию симметрично расположенных водородных связей, изображенных на схеме в виде цветных

Однако это правило не является универсальным фенилаланиновый и триптофановый опероны регулируются иным путем. Например, регуляторный белок tryp не имеет ничего общего с триптофанил-тРНК — синтетазой и кодируется геном-регулятором /гур-оперона. У мутантов, у которых ген-регулятор не образует этот белок, /гур-оперон функционирует постоянно. Эти данные подтверждают существование механизма, сходного с описанным выше для /ас-оперона, а именно репрессор образует комплекс с триптофаном и этот комплекс присоединяется к оператору. [c.70]

Делеции в гене репрессора являются рецессивноконститутивными (дерепрессированными) Пример триптофановый оперон [c.189]

Отличительной особенностью таких разбросанных операторов является их различная локализация относительно стартовой точки в каждом локусе. На рис. 15.11 показано, что в триптофановом опероне оператор расположен между нуклеотидами — 23 и — 3, тогда как в ггрК лежит между нуклеотидами — 12 и Ч- 9, а в локусе агоН находится дальше от начала транскрипции, располагаясь между нуклеотидами - 49 и - 29. Мы уже видели, что разные репрессоры связываются в сайтах, локализованных в различных участках в пределах промоторов или сцепленных с ними областей. Тот факт, что один и тот же репрессор оказывается эффективным в различно расположенных операторах, подтверждает вывод, что репрессия представляет собой способ блокировать доступ к промотору. [c.197]

На участке Тгр-промотора РНК-полимераза, свободная от контроля со стороны репрессора, начинает транскрипцию оперона и доходит до 90-го нуклеотида (рис, 41,10), где она делает временную остановку. Во время этой паузы к образовавшемуся 5 -концу лидерного транскрипта в области 27—29 стартового кодона AUG прикрепляется рибосома, происходит трансляция лидерного пептида длиной 14 аминокислот. Начиная с положения 54, в транскрипте последовательно расположены два триптофановых кодона, поэтому для продолжения трансляции необходимо присутствие тРНК " , Следует отметить, что триптофан — относительно редкая аминокислота, Еще реже два остатка триптофана располагаются друг за другом в составе полипептидов. [c.118]

Репрессор (апорепрессор) триптофанового оперона был частично очищен, и механизм его действия изучен in vitro. Показано, что репрессор переходит в активную форму, связывая триптофан. Этот комплекс репрессор-корепрессор подавляет инициацию транскрипции, конкурируя с РНК-полимеразой за место связывания на промоторе. [c.19]

Экспрессирующий элемент триптофанового оперона состоит из 222 п. о Промотор имеет рамку Прибнова за 7 п. о. и —35 — последовательность за 26 п.. о. от старта мРНК. Активность оперона регулируется концентрацией триптофана в клетке. При повышении концентрации триптофана транскрипция блокируется присоединением репрессора к оператору, локализованному в области промотора. Другой механизм регуляции — это терминация транскрипции иа участке аттенуатора, который расположен на расстоянии 140 п. о. от стартовой точки мРНК. [c.193]

При рв1уляции оперона по механизму репрессии (например, гистидиновый или триптофановый оперо-ны) белок-репрессор не имеет сродства к оператору (рис. 3.20). Когда к белку-репрессору присоединится [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология