Регуляция биосинтеза аминокислот

Регуляция биосинтеза аминокислот [c.406]

Регуляция биосинтеза аминокислот, основанная на изменении концентрации ферментов, — это генный уровень регуляции. Если данная аминокислота присутствует в достаточном количестве, гены, кодирующие ферменты этого пути, репрессируются, когда же ее концентрация снижается, происходит индукция генов и ферменты начинают вырабатываться в большом количестве. Механизм генетической репрессии приведен в главе 29. [c.407]

Подробно рассмотреть пути биосинтеза всех незаменимых аминокислот сложно. Поэтому подробно будут даны только промышленно важные аминокислоты, но перед этим рассмотрим принципиальные пути регуляции биосинтеза аминокислот. [c.122]

Каковы возможные пути регуляции биосинтеза аминокислот [c.138]

Еще один механизм регуляции биосинтеза аминокислот основан на контролируемом изменении концентрации ферментов, участвующих в биосинтезе. Если клетки не нуждаются в той или иной аминокислоте, будучи ею вполне обеспечены, то в них содержится очень мало ферментов, необходимых для ее биосинтеза. Ес- [c.661]

Все, что мы только что узнали о регуляции биосинтеза аминокислот, без существенных поправок верно и для биосинтезов других веществ. Но синтез — это только одна сторона обмена веществ, связанная с потреблением строительных материалов и энергии. Другая сторона обмена — это процессы, поставляющие энергию в результате расщепления, разложения пищи при этом клетка получает основные строительные материалы и энергию. Зададимся вопросом, не регулируются ли процессы распада точно так же, как процессы синтеза, и притом посредством аналогичных регуляторных систем [c.279]

РЕГУЛЯЦИЯ БИОСИНТЕЗА АМИНОКИСЛОТ [c.349]

Регуляция биосинтеза аминокислот и нуклеотидов у бактерий путем ингибирования конечным продуктом [c.9]

Разработка технологаческой схемы получения отдельной аминокислоты полностью базируется на знании путей и механизмов регуляции биосинтеза конкретной аминокислоты. Необходимого дисбаланса метаболизма, обеспечивающего сверхсинтез целевого продукта, добиваются путем строго контролируемых изменений состава и условий среды. [c.44]

Подобно лизину триптофан образуется в ходе разветвленного метаболического пути, поэтому для его производства используют ауксотрофных мутантов, у которых блокированы реакции, ведущие к синтезу фенилаланина и тирозина. Однако при выращивании мутантных щтаммов в среде с минимальной концентрацией этих аминокислот, не вызывающей регуляторных эффектов, избыточное накопление триптофана в среде не наблюдается, что объясняется особенностью процессов регуляции биосинтеза триптофана у микроорганизмов. [c.48]

Как видно из рис. 24, регуляция ферментов биосинтеза аминокислот семейства аспарагиновой кислоты идет как путем ингибирования конечными продуктами, так и при действии механизмов репрессии. [c.51]

В данной теме мы подробно рассмотрим пути биосинтеза аминокислот и регуляцию этих процессов у микроорганизмов. В качестве общих закономерностей начальных этапов отметим следующее. [c.116]

Мутанты, конститутивно образующие анаболические ферменты. Эти мутанты, а также мутанты с нарушениями тонкой регуляции процессов биосинтеза могут быть выделены с помощью антиметаболитов. Многие антиметаболиты (разд. 6.6), будучи структурными аналогами нормальных конечных продуктов биосинтеза (аминокислот, пиримидинов и т.п.), оказывают бактериостатическое действие. Имитируя конечный продукт, они, с одной стороны, нарушают синтез нормальных метаболитов, а с другой-включаются в белки или нуклеиновые кислоты, в результате чего образуются макромолекулы, неспособные выполнять нормальные функции. Ингибирование таким ложным конечным продуктом приводит к остановке роста. Если на агаризованную среду с антиметаболитом высеять популяцию дикого типа (10 -10 клеток), то способность к росту и образованию колоний проявят только отдельные устойчивые мутанты. [c.498]

Как же в клетке регулируется активность ферментов Мы уже видели, как избыток продукта реакции (L-изолейцина) подавляет активность фермента, катализирующего первую реакцию в цепи биосинтеза этого вполне достаточно для полной остановки всего процесса. Такая система регуляции в высшей степени экономична и эффективна, она не требует практически никакой затраты энергии ибо, коль скоро первый фермент уже имеется (синтезирован), то подавление его действия аминокислотой не требует усилий, оно и вне клетки протекает легко, без подвода энергии. Если провести аналогию с техникой, то ясно, что, например, завод, в котором процессы управления осуществлялись бы при помощи реле, не требующих для своего действия затраты энергии, превосходил бы по эффективности любое из известных промышленных предприятий. Схема регуляции биосинтеза L-изо-лейцина — это лишь один из примеров подобного рода аналогичные системы обратной связи направляют в клетке образование и других аминокислот, витаминов и иных важных соединений, в том числе пуриновых и пиримидиновых оснований. [c.90]

Несцепленные гены в клетке могут подвергаться согласованной регуляции для обеспечения эффективного ответа на такие внешние факторы, как присутствие в среде гормонов, рост ткани за счет клеточной пролиферации, стрессовые факторы, типа голодания или теплового шока. Ключ к пониманию механизмов, обеспечивающих согласованную регуляцию, может быть найден при сравнении 5 -фланкирующих последовательностей согласованно регулируемых транскрипционных единиц. Примеры, приведенные в табл. 16.3, указывают на то, что для генов, подверженных согласованной регуляции, характерно наличие сходных коротких последовательностей, расположенных на различном расстоянии от точки инициации транскрипции. В ряде случаев с помощью анализа мутантов показано, что такие общие последовательности действительно необходимы для индукции. Так, в дрожжевом гене his 4 в 5 -концевой области содержатся три очень сходных по структуре повтора, которые присутствуют также в других генах биосинтеза аминокислот. Для предотвращения индукции гена в ответ на аминокислотное голодание необходима делеция всех трех повторов, которая в то же время не сказывается на обычном конститутивном уровне экспрессии гена his 4. [c.224]

Бактериальные опероны, ответственные за биосинтез аминокислот, часто обладают дополнительной системой контроля экспрессии, основанной па преждевременной терминации транскрипции. Этот процесс, называемый аттенуацией, функционирует независимо от промоторно — операторной системы регуляции экспрессии. Аттенуация используется для регуляции экспрессии в ответ на воздействие различных физиологических факторов. Процесс регуляции на основе аттенуации включает начало трансляции, остановку рибосомы и переключение альтернативных вариантов вторичной структуры РНК, один из которых формирует терминатор транскрипции, а другой — препятствует образованию терминатор-ной структуры. У Е. соИ объектами аттенуации являются опероны триптофана, фенилаланина, гистидина, треонина, лейцина, изолейцина и валина. [c.118]

L-треонин синтезируется по той же схеме, что и лизин. Селекционная работа по выделению продуцентов треонина проводится со штаммами, относимыми к двум семействам — коринебактерий и энтеробактерий. Системы контроля биосинтеза аминокислот у этих микроорганизмов принципиально различны. У коринебактерий, как это показано на схеме 2, регуляция осуществляется по принципу согласованного ингибирования, а это значит, что недостаточность по изолейцину, метионину или лизину не может вызвать сверхсинтеза треонина, так как он ингибирует ГД, предотвращая этим свой сверхсинтез. [c.26]

На минимальной ростовой среде, содержащей углерод, водород, азот, кислород и серу, бактерии, например Е. соИ, синтезируют большое число различных метаболитов, включая все 20 аминокислот, необходимых для образования белков, и полный набор нуклеотидов для синтеза РНК и ДНК. В то же время у высших организмов, например у млекопитающих, некоторые важные ферменты отсутствуют, и вследствие этого многие соединения оказываются незаменимыми компонентами пищи. Можно полагать, что необычайная разветвленность метаболических путей у бактерий обусловлена необходимостью использования больших количеств углерода, азота и энергии для синтеза не только всех аминокислот и нуклеотидов, но также и ферментов, катализирующих их образование (только в биосинтезе аминокислот число их превышает 100). Неудивительно поэтому, что в середине 50-х годов,, после того как были раскрыты основные метаболические пути, свое главное внимание исследователи сосредоточили на механизмах регуляции метаболизма — на том, как именно обеспечивается наиболее эффективное использование доступных питательных веществ.. Первые сведения о механизмах регуляции активности ферментов были получены в ходе экспериментов, проводившихся главным образом с целью выяснения последовательности стадий в определенных метаболических путях. [c.9]

Рис. 16.13. Регуляция биосинтеза аминокислот семейства аспарагиновой кислоты у Es heri hia oll. Красными линиями показаны воздействия конечных продуктов, ингибирующие ферментативную реакцию (И) или/и репрессирующие синтез данного фермента (Р).

Основные исследовапия по регуляции биосинтеза аминокислот аспарагинового семейства выполнены па мутантных штаммах М. glutami us и В. flavum, широко использующихся при промышленном получении лизина и других аминокислот. Установлен целый ряд специфических особен-постей, существенно отличающих эту группу от других бактерий, в частности, от классического объекта генетических и биохимических исследований Е. соИ, гомосериновые мутанты которого не способны к сверхсинтезу лизина. [c.155]

Известно неск. типов РНК. Рибосомные рибонуклеиновые кислоты, связываясь с рибосомными белками, образуют рибосомы, в к-рых осуществляется синтез белка. Матричные рибонуклеиновые кислоты служат матрицами для синтеза белков (трансляции). тРНК осуществляют связывание соответствующей аминокислоты и ее перенос к рибосомам. Обнаружены т.наз. малые ядерные РНК, участвующие в превращ. первичных продуктов транскрипции в функционирующие молекулы т.наз. антисмысловые РНК участвуют в регуляции биосинтеза белка и репликации плазмидных ДНК. В виде РНК представлены геиомы мн. вирусов (РНК-содержащие вирусы), в к-рых матрицами для синтеза РНК служат вирусные РНК. Нек-рые РНК обладают ферментативной активностью, катализируя расщепление и образование фосфодиэфирных связей в своих собственных или др. молекулах РНК. [c.298]

Синтез рибосомных РНК строго скоординирован с синтезом рибосомных белков так, что в клетках в заметных количествах не обнаруживается ни свободных рибосомных РНК, ни свободных рибосомных белков. Скорость образования рибосом регулируется в быстро растущих на богатых питательных средах культурах эта скорость высокая, в медленно растущих на бедных средах — низкая. Механизмы координированной регуляции синтеза компонентов, рибосом отличаются большой сложностью и изучены еще недостаточно. Здесь будет рассмотрен только один элемент этой регуляции, основанной на взаимодействии с РНК-полимеразой низкомолекулярного эффектора гуанозинтетрафосфата. Этот нуклеотид синтезируется на рибосомах в условиях аминокислотного голодания клеток. Накопление гуанозинтетрафосфата в голодающих по аминокислотам клеткам приводит к значительному замедлению синтеза рибосомных РНК и мРНК рибосомных белков и может стимулировать транскрипцию оперонов биосинтеза аминокислот. [c.154]

На рис. 22-10 показаны три изофермента (они обозначены буквами А, В и С), не имеюпще аллостерических модуляторов. Активность этих изоферментов регулируется путем изменения скорости их синтеза в клетке их называют репрессируемыми ферментами. Синтез изоферментов А и В репрессируется у Е. соН при наличии достаточного количества метионина. Точно так же и синтез изофермента С репрессируется, если в среде в достаточном количестве присутствует изолейцин. Механизм, регулирующий биосинтез аминокислот путем репрессии и дерепрессии (гл. 29), обычно реагирует медленнее, чем механизм аллостерической регуляции. [c.662]

Приведенная схема регуляции биосинтеза белка не раскрывает всей сложности и многообразия контролирующих систем, поскольку регуляция осуществляется также на уровне активации и переноса аминокислот к рибосомам, на уровне биосинтеза ДНК, различных видов тРНК и рибосом, а также на уровне организации субклеточных структур (формирование полисом, белково-липидных мембран и т. п.), клетки (ядерно-цитоплазмен-ные взаимоотношения и др.), органа и организма (гормональная регуляция, зависимость точности считывания кода белкового синтеза от температуры). [c.255]

Отрицательная регуляция по типу репрессии характерна для большинства изученных в этом отношении регулонов, ответственных за биосинтез аминокислот. [c.34]

Конструирование штаммов на основе ступенчатого отбора существенно упрощается и ускоряется, если использовать селективные и полуселективные методы, позволяющие отбирать нужные мутанты из большой популяции клеток. Многие из таких методов основаны на использовании структурных аналогов естественных метаболитов и субстратов. Например, в селекции продуцентов аминокислот широко применяют аналоги этих соединений. Действуя как ретроингибиторы или корепрессоры, аналоги выключают синтез естественных метаболитов, однако не могут заменить их функционально. Более того, нередко аналоги подавляют ферментативные реакции, в которых участвуют природные соединения. Поэтому на минимальной среде с аналогом выживают и образуют колонии лишь те клетки, у которых нарушены механизмы негативной регуляции биосинтеза соответствующей аминокислоты и которые вследствие этого избыточно ее синтезируют. (Устойчивость к аналогу могут вызывать также мутации, которые блокируют его поступление в клетку.) Часто проводят несколько этапов селекции, используя различные аналоги или повышающиеся концентрации одного и того же аналога, а также получая мутации ауксотрофности и мутации, вызы- [c.79]

По-видимому, избыток аминокислоты, синтез которой контролирует оперон, приводит к накоплению соответствующей амино-ацил-тРНК, что обеспечивает трансляцию лидерной иРНК, и рибосома, двигаясь вдоль матрицы, разрушает вторичную структуру аттенюатора, делая доступным сигнал терминации транскрипции для у-фактора РНК-полимеразы (см. гл. 15). Транскрипция прекращается. Если же аминокислоты не хватает, то трансляция лидера невозможна, и сигнал терминации транскрипции становится недоступным ц-фактору. Тогда транскрипция продолжается за аттенюатор и образуется целая молекула иРНК оперона. Таким образом, показана тесная связь транскрипции и трансляции в процессе регуляции оперонов биосинтеза аминокислот. [c.419]

Процессы регуляции рассмотрены в книге на различных уровнях. Регуляция метаболических путей показана на примере аллостерического ингибирования биосинтеза аминокислот и нуклеотидов в бактериях. Сложность процессов регуляции активности ферментов убедительно продемонстрирована на примере глу-таминсинтетазы из Е. oli. Анализируя структуру этого фермента и факторы его регуляции, автор показывает, что активность глутаминсинтетазы зависит от суммарного действия многих эффектов, а число возможных модифицированных форм составляет 382 [c.6]

Активатор транскрипции дрожжей G N4 осуществляет положительную регуляцию экспрессии генов, участвующих в биосинтезе аминокислот он близкородствен и взаимозаменяем с факторами семейства APl-Jun млекопитающих (разд. 8.7.г). G N4 имеет всего один домен активации, состоящий из 88 аминокислот с общим зарядом —16 и расположенный в центральной части последовательности из 281 аминокислоты. Рецепторы кортикостероидных гормонов тоже имеют кислые домены активации. У рецептора крысы есть всего один кластер отрицательно заряженных аминокислот вблизи N-конца, рецептор человека содержит еще один кислый домен на С-конце. Регулятор транскрипции Dro.sophila, кодируемый геном bed, тоже содержит кислый домен активации (разд. [c.134]

Данная схема отражает только часть тех факторов, которые принимают участие в регуляции биосинтеза белков. Эта регуляция осуществляется также на уровне метаболитов при активировании и переносе аминокислот на уровне макромолекул при биосинтезе ДНК, различных видов РНК и рибосом на уровне субклеточных структур (формирование полисом, роль белково-липидных мембран и т. п.), клетки (ядерноцитоплазменные взаимоотношения и др.), [c.302]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология