Минимальный фермент синтезирует РНК

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]

Минимальный фермент синтезирует РНК [c.135]

После того как сформируется открытый (бинарный) комплекс, следующим шагом является включение двух первых нуклеотидов и образование фосфодиэфирной связи между ними. Это приводит к образованию тройного комплекса между минимальным ферментом ДНК и синтезирующейся РНК (рис. 10.1). Данная реакция протекает настолько быстро, что период полужизни бинарного комплекса в участке прочного связывания составляет всего лишь 0,2 с. Инициация заканчивается формированием тройного комплекса, и сигма-фактор уже не является его составной частью. [c.135]

Прямая взаимосвязь между освобождением сигма-фактора и синтезом фосфодиэфирной связи неизвестна. Возможно, сигма-фактор непосредственно замещается динуклеотидом образующейся РНК возможно также, что его удаление из комплекса может быть индуцировано изменением свойств минимального фермента, происшедшим под воздействием синтезирующейся РНК. В любом случае, начиная с момента образования первой фосфодиэфирной связи, транскрипция осуществляется тройным комплексом, содержащим минимальный фермент. [c.135]

Сразу же, как только стало ясно, что функции РНК-полимеразы подразделяются между минимальным ферментом, ответственным за элонгацию синтезирующейся РНК, и сигма-фактором (а-фактором), участвующим в выборе промотора, возник вопрос о возможности существования нескольких типов сигма-факторов, специфичных для разных классов промоторов. Как правило, такой механизм сам по себе, по-видимому, не используется для контроля транскрипции у бактерий. Но при определенных обстоятельствах в жизненном цикле бактериальной клетки происходят коренные изменения. При этом наблюдается выключение транскрипции ранее экспрессируемых генов и включение новых транскрипционных единиц. В этих случаях, возможно, происходит введение долговременных изменений непосредственно в РНК-полимеразу. [c.157]

Таким образом, теория предсказывает, а эксперимент, поставленный независимо, как будто бы подтверждает, что трудность построения синтетических сополимеров с фиксированной третичной структурой, воспроизводящейся от глобулы к глобуле во всяком случае в достаточно протяженных ее областях, принципиально преодолима путем самонастройки макромолекул с переменной первичной структурой. Обосновав эту возможность, мы делаем еще один шаг в обосновании самой возможности создания искусственного фермента. Для решения задачи необходимо прежде всего синтезировать сополимер с узким молекулярно-весовым распределением, растворимый в проектируемой реакционной среде и звенья которого содержат в качестве боковых групп фрагменты будущего активного центра (например, нуклеофилы, радикалы, способные к гидрофобному связыванию субстрата, и т. п.). Некоторые из этих фрагментов должны обладать достаточно высоким сродством друг к другу, чтобы в подходящих условиях вызывать конформационное превращение клубок—глобула. Кроме того, они должны обладать способностью в не слишком жестких условиях обмениваться местами на макромолекуле (например, в результате внутримолекулярной переэтерификации, переамидирования и т. п.). Тогда при синтезе сополимера (если синтез ведется путем обратимого полимераналогичного превращения) или при его последующей обработке в подходящих условиях будет происходить миграция боковых групп от звена к звену до тех пор, пока при данном составе последовательность их расположения в макромолекуле заданной длины не окажется оптимальной для существования компактной третичной структуры, которой соответствует минимальная свободная энергия системы. [c.295]

СЛОЖНЫХ молекул до тех пор, пока это более простое соединение не будет использовано. Когда ингибирование снимается,, синтезируются новые ферменты, ответственные за расщепление более сложных ароматических структур. На практике при наличии в отходах гомологичных рядов каких-либо соединений необходимо образование ферментов, способных справиться с расщеплением самой сложной молекулы данного ряда. Полное расщепление таких соединений должно происходить в течение определенного минимального времени удержания (нахождения отходов в реакторе) в процессе переработки. Следователь но, можно предсказать, какая обработка потребуется для окисления фенольных соединений например, чем сложнее боковая цепь молекулы, тем больше времени необходимо для ферментативного разрушения этого вещества. [c.255]

Голофермент (азрр а) можно разделить биохимическими методами на два компонента минимальный фермент ( зРр ) и сигма-фактор (а-полипептид). В названии компонентов отражен тот факт, что только голофермент может инициировать транскрипцию, а далее сигма-фак-тор освобождается из комплекса и собственно элонгация осуществляется минимальным ферментом. Таким образом, минимальный фермент способен синтезировать фосфодиэфирные связи на ДНК-матрице, но он не может инициировать транскрипцию в нужном участке. [c.133]

Через 4 ч после начала споруляции в клетках впервые появляется другая форма фермента. Она содержит белок с мол. массой 29000 дальтон, ассоциированный с обычным минимальным ферментом. Новый белок, обозначаемый придает способность минимальному ферменту транскрибировать in vitro новые гены. По крайней мере в одном из spoO-мутантов не синтезируется. Поэтому можно думать, что рассматриваемый белок является продуктом гена, участвующего в споруляции на ранней стадии и необходимого для включения следую- [c.158]

С помощью такого подхода в настоящее время можно синтезировать небольшие пептиды. Например, при использовании в качестве катализаторов химотрипсина, термолизина и папаина был получен гексапептид последовательности 6— II эледоизина Вое—Ala— Phe—Ile—Gly—Leu—Мес—NHe (X. Якубке). Преимуществами синтеза с участием ферментов являются отсутствие рацемизации, возможность работы с минимальным числом защитных группировок, высокая скорость протекания реакций. Однако не исключены побочные реакции транспептидации, гидролиза, приводящие к образованию сложных реакционных смесей. [c.151]

Рассмотрим второй пример — селекцию мутантов Е. oli, утративших способность синтезировать фермент фосфатазу, т. е. мутантов Р" —> P . Для их отбора пользуемся минимальной средой, содержащей в виде источника фосфата — голодную норму [c.295]

В некоторых случаях приходится вести селекцию возвратных мутаций, когда организмы, утратившие но сравнению с диким типом какую-либо биохимическую функцию, приобретают ее вновь. Такие клетки, мутировавшие обратно к дикому типу, носят название ревертантов. Вести селекцию ревертантов гораздо легче, чем мутантов с недостаточностью. Поскольку в них появился фермент, которого раньше не было, то их можно выращивать на минимальной среде, в то время как исходные клетки требовали добавки того или иного метаболита. Поэтому и чувствительность здесь большая. Мы можем наносить на чашку Петри огромное число исходных клеток. Как будет показано в дальнейшем, ревертанты синтезируют фермент, который активен, но зачастую пе идентичен белку, синтезируемому исходным диким организмом. Следовательно, обратная мутация восстанавливает функцию, но не возвращает к структуре пемутированного белка. Другая весьма характерная деталь заключается в том, что обратные мутации отличаются более низкой вероятностью, чем прямые. [c.296]

Известно, что бактерии, засеянные в максимальную среду (содержащую мясной бульон, экстракт дрожжей и т. п.), сразу же начинают расти экспоненциально, а в так называемой минимальной, или синтетической, среде наблюдается период индукции, в течение которого роста почти нет, а затем он переходит в экспоненциальную фазу. Объяснение здесь в том, что на бедной среде происходит деренрессия множества ферментов, создающих основные метаболиты — аминокислоты, нуклеотиды, витамины. Только носле того, как все необходимые ферменты клеткой синтезированы, она переходит в состояние стационарного роста. [c.498]

В некоторых системах полные ревертанты можно отличить от двух других классов по чувствительности к тому или иному ингибитору обмена веществ, такому, например, как аналог, ингибирующий рост подавлением синтеза мРНК, кодирующей синтез ферментов. Так, для системы биосинтеза триптофана в качестве аналога, обладающего таким эффектом, может служить 5-метил-триптофан. При низких концентрациях этот ингибитор не тормозит синтез триптофана у полных ревертантов, однако практически полностью прекращает его в штаммах, которые синтезируют триптофан в ограниченных количествах. Чтобы показать это, наносят по 10 —Ю клеток исследуемых штаммов на минимальный агар в чашки (разд. 13.9.10 или 13.9.15). Так же как в случае пробы на обратные мутации, наносят каплю раствора 5-метилтриптофана (1 мкг/мл) на стерильный диск фильтровальной бумаги. Зона торможения роста вокруг диска бумаги будет значительно больше для частичных ревертантов и супрессированных штаммов, чем для полных ревертантов. Можно также нанести клетки разных штаммов с обратными мутациями прямо в чашки на минимальный агар, содержащий 5-метилтриптофан (0,01 мкг/мл), и сравнить скорости их роста с наблюдаемыми на минимальном агаре без аналога. [c.34]

Рост клеток можно остановить, если отделить их (путем центрифугирования или фильтрации) от пита тельной среды и суспендировать в нейтральной , осмо тически подходящей среде, например забуференном фи зиологическом растворе или минерально-солевой среде лишенной источников углерода и азота (разд. 25.1) Обработанные таким образом клетки называются по коящимися. Они обладают тем же набором ферментов что и растущие клетки, но находятся в относительно неактивном состоянии. На таких клетках можно изучать реакции или группы реакций, представляющие особый интерес. Например, можно определять поток электронов, идущий от субстратов, таких, как В-лактат или сукцинат, через систему дыхания в условиях, когда рост и метаболические требования минимальны. Покоящиеся клетки некоторых видов способны синтезировать белки, и их часто используют для изучения этого процесса. Кроме того, покоящиеся клетки служат объектом при изучении транспортных процессов, включая транслокацию субстратов и ионов. С этой целью отмытые клетки обычно суспендируют в осмотически пригодной среде, содержащей для подавления синтеза белка хлорамфеникол (50—100 мкг/мл). При проведении некоторых экспериментов, например связанных с изучением транспорта, часто рекомендуется использование эндогенных источников энергии (разд. 19.2). [c.377]

Большая доза посевного материала уменьшает длительность лагфазы, но в этом случае, значительное количество субстрата тратится на энергетический обмен, возрастает выход СОг и НгО, медленно синтезируется фермент и соответственно снижается его выход. Кроме того, такая культура начинает обильно споро-носить, что осложняет дальнейшую переработку. Поэтому доза посевного материала должна быть минимально возможной, обычно 0,02—0,1% от массы среды. В заводских условиях из-за неполной стерилизации вносят 0,5 1,0%. [c.120]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология