Аллолактоза

Длительное время считали, что роль индуктора играет сама лактоза. Однако в действительности оказалось, что эта роль принадлежит аллолактозе (Р-В-Оа1-р-(1—>-—>6)0-а1с). В экспериментальных исследованиях чаще всего используют нефизиологические индукторы типа изопропил-р-О-тиогалактозида. [c.202]

Рис. 29-25. Схематическое изображение la -one-рона. Три структурных /ас-гена z, у и а расположены рядом. Перед ними находятся два регуляторных участка-р (промотор) и о (оператор). Рисунок дан не в масштабе участки р и о очень малы по сравнению с генами. Регуляторный ген i кодирует белок-репрессор. Этот белок имеет два центра связывания один для оператора, другой для индуктора. Активная форма белка-репрессора может присоединяться к оператору, препятствуя тем самым связыванию РНК-полимеразы и последующей транскрипции структурных генов z, у и а. В этих условиях Р-галактозидаза и два других белка клетками не синтезируются. Однако, если в среде вместо глюкозы присутствует лактоза, индуктор соединяется с репрессором, переводя его в неактивное состояние, в котором тот не способен взаимодействовать с оператором. В этом случае РНК-полимераза может связаться с промотором, пройти через зону оператора и начать транскрибировать три структурных гена с образованием полигенной мРНК, которая кодирует синтез трех ia -белков в рибосомах. Более детально функция промотора рассмотрена на рис. 29-27. Лактоза сама по себе не служит индуктором ас-оперона эту функцию выполняет ее изомер аллолактоза, образующаяся из лактозы.

Аллолактоза. Из -глюкозы и (/-галактозы можно теоретически произвести ряд иных, изомерных лактозе дисахаридов второго типа Так, [c.315]

Другой механизм управления синтезом нужного фермента — это индукция и репрессия (рис. 156). Например, фермент -галакто-зидаза — нндуцибельный фермент у Е. соИ, уровень которого повышается в присутствии небольшой молекулы (аллолактозы), называемой индуктором. Аминокислоты, присутствующие в окружающей среде, могут снижать образование ферментов, ответственных за их биосинтез. Тогда эти ферменты относят к репрессибель-ным, а метаболиты, вызывающие снижение синтеза такого фермента, называют корепрессорами. [c.235]

Природный индуктор оперона был получен при выделении репрессора из индуцированных клеток. Белок оказался связанным с аллолактозой. Основная реакция Р-га-лактозидазы в присутствии лактозы-это процесс разложения лактозы на глюкозу и галактозу. В результате побочной реакции осуществляется перенос галактозы к определенным акцепторным молекулам с образованием (преимущественно) аллолактозы и галактобиозы. Поскольку акцептором, который используется для образования аллолактозы, является на самом деле глюкоза, реакция завершается молекулярным перераспределением. [c.188]

Следовательно, для индукции пути метаболизма лактозы in vivo необходимо введение небольшого количества лактозы, часть которой ферментативно превращается в аллолактозу. Аллолактоза затем индуцирует оперон. Она обладает сильным индуцирующим эффектом, и небольшого количества аллолактозы оказывается достаточно для преодоления слабого антииндуцирующего эффекта лактозного субстрата. [c.188]

Аллолакюза Рис. 15.1. Химические реакции, катализируемые Р-галактозидазой гидролиз лактозы и изомеризация лактозы в аллолактозу. Аллолактоза является естественнмм индуктором синтеза р-галактозидазы. В опытах по индук- [c.168]

В качестве индукторов синтеза Р-галактозидазы могут выступать ка) лактоза, так и ряд ее структурных аналогов. Аллолактоза, один из про [c.168]

Эффекторы-небольшие небелковые молекулы, концентрация кс торых в клетке отражает особенности её состояния. В качестве эффе торов могут выступать сАМР, триптофан, аллолактоза и др. [c.170]

La -penpe op служит типичным примером белка-негативного регулятора, при действии которого подавляется экспрессия контролируемых им генов. Действие репрессора в свою очередь контролируется низкомолекулярными эффекторами-в данном случае аллолактозой. В действительности /ас-оперон находится также под контролем белка-позитивного регулятора, вовлеченного одновременно в регуляцию целого ряда различных катаболитных систем Е. соН. Действие этого позитивного регулятора опосредованно контролируется оптимальным источником углерода-глюкозой. Глюкоза ингибирует транскрипцию генов /ас-оперона даже в присутствии лактозы, причем в штаммах I и O " в той же степени, что и в диких штаммах. Это означает, что действие глюкозы не влияет непосредственно на взаимодействие репрессора и оператора. Действие глюкозы реализуется через посредника, в роли которого выступает циклический АМР (с АМР). Содержание сАМР внутри клетки контролируется с помощью двух уравновешивающих друг друга процессов-синтеза при участии аденилатциклазы и деградации под действием фосфодиэстеразы (рис. 15.12). В отсутствие глюкозы наблюдается высокий, а в ее присутствии-низкий уровень с АМР в клетке. Механизм, благодаря которому содержание глюкозы в клетке контролирует уровень сАМР, неизвестен. Тем не менее не вызывает сомнений, что сАМР служит в качестве эффектора, отражающего этот аспект клеточного метаболизма. [c.181]

Рис. 10-11. Схема дерепрессии у бактерий. Небольшая специфическая молекула связывается с белком-репрессором, в результате чего происходит изменение его конформации и отделение от ДНК, при этом расположенные рядом гены могут начать транскрибироваться. В случае примера, описанного в тексте, аллолактоза связывается с белком-репрессором лактозного оперона. в результате чего синтезируется единственный транскрипт РНК, кодирующий гри белка, которые участвуют в метаболизме лактозы (Р-галактозидаза, галакто-зиднермеаза и галактозидацетилаза) Поскольку три гена, кодирующие эти белки, расположены рядом друг с другом и их регуляция осуществляется строго координирование, кластер

Белок-реперессор лактозного оперона отвечает за то, чтобы уровень синтеза -галактозидазы - фермента, необходимого для расщепления лактозы, соответствовал потребностям клетки. Лактозный репрессор в свою очередь находится под контролем небольшой углеводной молекулы аллолактозы, которая образуется в клетке в присутствии лактозы. Когда внутриклеточное содержание аллолактозы достигает достаточно высокого уровня, она, выполняя функцию аллостерического регулятора, индуцирует конформационные изменения в молекуле репрессора. Нри этом его связь с ДНК ослабляется настолько, что он отделяется от нее, освобождая промотор и давая возможность РНК-полимеразе транскрибировать прилежащие области ДНК. В этом случае говорят о дерепрессии гена. Такая система регуляции позволяет Е.соИ производить фермент, необходимый для расщепления лактозы, лишь тогда, когда это необходимо (рис. 10-11). [c.185]

В настоящее время известно много других примеров специфической репрессии бактериальных генов. В каждом случае связывание белка-репрессора с определенной последовательностью ДНК приводит к выключению гена. Процесс связывания всегда регулируется определенными сигнальными молекулами, аналогичными аллолактозе. Иногда, как в случае репрессора лактозного оперона, присутствие сигнальных молекул в клетке включает ген или единицу транскрипции, уменьшая сродство белка-репрессора к определенной последовательности ДНК. Но сигнальная молекула может использоваться и для выключения гена с помощью белка-репрессора. Например, аллостерическое изменение, вызванное связыванием сигнальной молекулы с репрессором, может повысить, а не понизить способность репрессора связываться с определенной последовательностью ДНК. Такой механизм действует в случае контроля активности пяти расположенных рядом генов, которые кодируют ферменты, необходимые для синтеза триптофана в клетках Е.соИ (trp-оперон). Синтез единственной длинной молекулы мРНК, кодирующей эти пять белков, контролируется белком-репрессором, который садится на ДНК лишь в том случае, если он связан с триптофаном (сигнальная молекула, включающая этот оперон) (рис. 10-12). [c.185]

Рис. 10-14. Концентрация глюкозы и лактозы контролирует инициацию транскринции 1ас-онерона путем воздействия на белок-репрессор лактозного оперона и САР. При добавлении лактозы происходит увеличение концентрации аллолактозы, которая удаляет белок-репрессор с ДПК (см. рис. 10-11). Добавление глюкозы вызывает уменьшение концентрации сАМР, и поскольку сАМР больше не связывается с САР, этот активаторный белок отделяется от ДПК, выключая таким образом оперон. Связывающие сайты и белки изображены в масштабе. Как показано на

В случае 1ас-оперона взаимодействие репрессора и САР-белка обусловливает характерную картину экспрессии гена. Как отмечалось выше, в присутствии лактозы аллолактоза разъединяет репрессор и ДНК. Однако этого оказывается недостаточно для активации транскрипции 1ас-оперона. в связи с тем. что его промотор лишь отдаленно напоминает консенсусную последовательность промоторов Е. соИ и, следовательно, обладает очень слабым сродством к РНК-полимеразе. Для транскрипции с этого промотора необходимо, чтобы его связывание с РНК-полимеразой было дополнено присоединением САР-белка на участке, расположенном прямо перед промотором (рис. 10-14). Такая же ситуация характерна для промоторов многих генов, участвующих в метаболизме Сахаров. [c.187]

Первые исследования механизма генетического контроля были посвящены синтезу -галактозидазы, осуществляющей гидролиз дисахарида лактозы до моносахаридов глюкозы и галактозы в клетке Е. соИ. Опыты привели к открытию белка-репрессора лактозного оперона, включающего транскрипцию структурных генов (в данном случае, гена -галактозидазы, а также пермеазы и галактозид-транс-ацетилазы). Это достигается путем связывания репрессора с операторным участком ДНК длиной в 21 нуклеотид, перекрывающимся с последовательностью промотора. В результате блокируется доступ РНК-полимеразы к ее участку связывания и транскрипция цистронов делается невозможной. Для индукции и репрессии синтеза белка, т.е. изменения скорости процесса в противоположных направлениях, необходимо наличие в модели регуляторного механизма еще одного элемента индуктора, который должен, с одной стороны, контролировать действия белка-репрессора лактозного оперона, а с другой -быть связанным прямо или косвенно с функцией синтезируемого фермента. Такой индуктор действительно был обнаружен, и им оказался субстрат -галактозидазы лактоза, точнее, аллолактоза, близкая по строению и образующаяся в присутствии лактозы. [c.118]

Галактозидаза является индуцибельным ферментом, скорость синтеза которого зависит от состава и условий среды, в частности концентрации лактозы. Количество фермента резко возрастает с ростом концентрации субстрата, так что связь индуктора с -галактозидазой очевидна. Воздействие лактозы через аллолактозу на репрессор имеет аллостерический характер. Когда внутриклеточное содержание лактозы начинает превышать норму, увеличивается концентрация аллолактозы, которая индуцирует конформационные изменения в молекуле репрессора. Его связь с ДНК ослабляется и он освобождает промотор и тем самым дает возможность РНК-полимеразе транскрибировать гены -галактозидазы. Наступает дерепрессия гена, образуется пРНК и [c.118]

В индуцируемом опероне ген-регулятор кодирует активный реп-рессор (около 10 молекул на клетку), который блокирует транскрипцию, взаимодействуя с операторным участком ДНК и препятствуя продвижению №КП. Индуктор, представляющий собой исходный субстрат данного метаболического пути или близкое к нему соединение (например, аллолактоза в случае /ас-оперона), способен взаимодействовать с репрессором и инактивировать его, освобождая таким образом операторный участок ДНК. В результате РНКП начинает транскрипцию данного оперона. Эти события отражены в схеме (рис. 28а). [c.74]

А. Аллолактоза, образуемая клеткой в присутствии лактозы, снимает репрессию с лактозного оперона, связываясь с оператором и стимулируя транскрипцию. [c.163]

A. Неправильно. Аллолактоза связывается с репрессором лактозного оперона. Когда концентрация аллолактозы становится достаточно высокой, она связывается с репрессором и вызывает такие аллостерические изменения конформации, которые приводят к ослаблению связи репрессора с ДНК, тем самым обеспечивая возможность транскрипции. [c.410]

В индукции участвуют САР и репрессор лактозного оперона (рис. 10-29). Для включения оперона САР должен связаться с ним, а репрессор лактозного оперона должен отделиться. Присутствие лактозы в среде способствует повышению внутриклеточной концентрации аллолактозы, которая связывается с лактозным репрессором, вследствие чего происходит снижение его сродства к соответствующему сайту связывания и в результате-отсоединение от ДНК. С удалением лактозного репрессора удовлетворяется одно условие индукции. Второе условие связано с концентрацией глюкозы. При снижении концентрации глюкозы внутриклеточный уровень сАМР повышается сАМР связывается с САР и изменяет его конформацию таким образом, что тот становится способным взаимодействовать со своим сайтом связывания. Когда САР присоединен (а репрессор лактозного оперона отсутствует), РНК-полимераза может связаться с промотором и начать транскрипцию. [c.411]

Индукция фермента - это относительное увеличение скорости его синтеза в ответ на появление в среде культивирования определенного химического соединения, называемого индуктором. Часто великолепными индукторами являются неутилизируемые аналоги субстратов. Например, для -галактозидазы таким веществом служит изопропил- - D-тио-галактопиранозид (ИНТГ) неметаболизируемый аналог лактозы. С другой стороны, не всегда субстрат является индуктором синтеза соответствующего ему фермента. Так, лактоза, превде чем выступить в роли индуктора, должна сначала превратиться в свой изомер аллолактозу (под действием -галактозидазы). [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология