РНК-полимераза и регуляция транскрипции у бактерий

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. Это не значит, что РНК-полимераза 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 ферментативные механизмы синтеза молекулы РНК, но, что еще важнее, дает ключ к пониманию механизмов регуляции транскрипции. [c.137]

РНК-полимераза и регуляция транскрипции у бактерий [c.20]

Как и репликация, транскрипция состоит из трех основных этапов инициации, элонгации и термииации. В отличие от ДНК-полимераз, РНК-полимеразы способны к самостоятельной инициации синтеза РНК, которая осуществляется в определенных точках ДНК. Место инициации сиитеза РНК определяется специальными регуляторными участками ДНК—промоторами. Тсрмииация синтеза также происходит на специфических участках ДНК —терминаторах. Процесс транскрипции регулируется разнообразными способами, что позволяет клетке приспосабливаться к изменениям условий существования. Наиболее хорошо изучены транскрипция и способы ее регуляции у бактерий и бактериофагов. [c.412]

В результате биохимического и генетического изучения белка-репрессора лактозного оперона. репрессора бактериофага лямбда, а также других регуляторных белков у бактерий была сформулирована общая модель регуляции транскрипции у прокариот. Предполагалось, что сайт-специфические белки либо ингибируют, либо стимулируют транскрипцию какого-либо гена, присоединяясь к ДНК рядом с промотором-участком, с которого РНК-полимераза начинает синтез РНК. Считали, что изменение в положении таких регуляторных белков по отношению к ДНК (связывание или отсоединение) включает и выключает гены. [c.183]

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]

Имеется еще один механизм регуляции, связанный со снижением скорости транскрипции, так называемая аттенуация. В клетках Е. соИ, как и в других бактериях, между первым структурным геном и геном-оператором расположена лидерная последовательность порядка 140—150 нуклеотидов, так называемый аттенуатор. Даже небольшой избыток конечного продукта того же триптофана приводит к тому, что РНК-полимераза, достигнув аттенуатора, перестает транскрибировать оперон. Уменьшение конечного продукта вновь включает транскрипцию. [c.473]

Для связывания РНК-полимеразы с последовательностью промотора необходимо наличие комплекса белка-активатора катаболитных генов (САР) с сАМР. Накопление сАМР происходит независимым образом только при недостатке в питательной среде источника углерода. В присутствии глюкозы или глицерола в концентрациях, обеспечивающих рост, концентрация сАМР в бактерии оказывается недостаточной для образования комплекса с САР и ДНК-зависимая РНК-полимераза не может начать транскрипцию Ьас-оперона. Транскрипция начинается только при наличии комплекса САР—сАМР, связанного с промотором. Комплекс САР-сАМР действует как позитивный регулятор, поскольку его присутствие необходимо для обеспечения экспрессии генов. Таким образом, La -оперон является объектом как позитивной, так и негативной регуляции. [c.113]

Лактозный оперон является объектом и позитивной регуляции, осуществляемой с помощью другого сайта, который находится рядом с промотором и одинаков для всех оперонов, подвергающихся катаболитной репрессии. Это явление заключается в следующем. Если в среде присутствуют одновременно глюкоза и какие-нибудь другие сахара, то бактерии используют только глюкозу. Индикатором отсутствия в клетке глюкозы является высокая концентрация циклического АМР (сАМР), обладающего способностью связываться с белком-активатором катаболизма сахаров (БАК). Комплекс же сАМР—БАК имеет высокое сродство с сайтом позитивной регуляции оперонов, предназначенных для катаболизма сахаров (БАК-сайт). РНК-полимераза связывается с относительно слабыми промоторами этих оперонов только во взаимодействии с указанным комплексом, поэтому их транскрипция происходит только в отсутствие глюкозы (табл. 1.3). [c.23]

Феномен аттенуации транскрипции изучали преимущественно на бактериях, где с помощью этого механизма регулируется экспрессия многих генов. Для осуществления регуляции такого типа в начале РНК-цепи должна присутствовать определенная последовательность нуклеотидов, которая позволяла бы молекуле РНК находиться в одной из двух возможных конформаций. Более стабильную конформацию имеет петля РНК, которая служит сигналом терминации для бактериальной РНК-полимеразы, в результате синтез РНК преждевременно останавливается (см. рис. 5-6). Однако, если с определенной последовательностью расту- [c.222]

Исследования РНК-полимеразы были начаты в нашем Институте в I960 г. Р.Б. Хесиным, исходившим из того, что изучение механизмов функционирования РНК-полимеразы должно дать ключ к пониманию механизмов регуляции активности генов. Сейчас известно, что такая регуляция осуществляется на всех стадиях транскрипции - инициации, элонгации и терми-нации синтеза РНК. Несмотря на громадные различия в деталях, структурные основы механизмов транскрипции всех живых организмов от бактерий до человека едины. Поэтому исследования относительно просто устроенных бактериальных РНК-полимераз способствуют пониманию механизмов транскрипции не только бактерий, но и эукариот. Долгие годы из-за недоступности методов прямого рентгеноструктурного анализа для исследования РНК-полимеразы использовались различные косвенные методы. Они дали [c.111]

Число обнаруживаемых у бактерий белковых и низкомолекулярных факторов, влияющих на эффективность транскрипции различных генов, постоянно увеличивается. Выявлено участие в регуляции активности РНК-полимеразы белковых факторов трансляции, формилметионил-тРНК и гуанозинтетрафосфата, которые обеспечивают сопряжение процессов синтеза РНК и белка, активируя или подавляя выражение определенных генов. Кроме основного сигма-фактора найдены дополнительные сигма-субъединицы, способные переключать транскрипцию с одних групп генов на другие, очевидно, за счет изменения узнающих свойств РНК-полимеразы. [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология