Комплекс репрессора с оператором

Эксперименты, подобные изображенному на рис. 4.14, мы называем экспериментами с изменением порядка введения компонентов. Концентрированный раствор репрессора разводят, например, в 100 раз в двух пробирках. В одной пробирке содержится меченая операторная ДНК, в другой-нет. Во вторую пробирку добавляют меченую ДНК, смеси фильтруют и определяют содержание комплекса репрессор-оператор. [c.100]

Симметричная структура операторов и субъединичное строение репрессоров позволили предположить, что с каждым из симметричных участков оператора взаимодействует одиа из субъединиц соответствующего репрессора. Исследование доступности для различных химических реагентов участков оператора в комплексе с репрессором и в свободном состоянии показало, что основное взаимодействие происходит только с одной стороны двойной спирали ДНК и осуществляется через группы оснований, выходящих в большую бороздку. Эти представления в совокупности с данными рентгеноструктурного анализа ДНК-связывающего N-концевого домена с1-репрессора фага и сго-белка, которые удалось получить в кристаллическом состоянии, легли в основу построения моделей комплексов репрессоров с операторами. [c.399]

Исходя из способности репрессора сохраняться на ДНК, можно сделать ряд выводов, имеющих важное биологическое значение. Наиболее прямой из них выражается в следующем способность репрессора очень быстро связываться с оператором не соответствует времени, которое требовалось бы для множественных диссоциаций и реассоциаций комплекса репрессор—ДНК. Это исключает наличие механизма беспорядочного поиска оператора и дает основание думать, что репрессор способен пере- [c.186]

Репрессор связывается одинаково прочно с OrI как в случае линейных, так и в случае сверхспиральных (со знаком минус) молекул. Судя по этому результату, репрессор скорее всего не оказывает существенного влияния на структуру ДНК. Этот вывод подтверждается результатами рентгеноструктурного исследования комплекса репрессора с оператором (см. ниже). Если бы репрессор раскручивал ДНК, например, на один виток, он гораздо прочнее связывался бы со сверхспиральны-ми, чем с линейными молекулами. [c.106]

В составе комплекса репрессора с оператором фага 434 два N-концевых домена связываются с одним операторным участком, который в данном случае имеет длину 14 пар оснований. Узнающая спираль каждого из доменов встраивается в большой желобок, а предшествующий участок а-спирали располагается поперек него. В целом структуры N-концевых доменов репрессора 434 и X на удивление сходны. Так, а-спиральные участки 2 и 3 репрессоров X и 434, образующие универсальный [c.119]

Узнающая спираль репрессора 434, которая располагается в большом желобке ДНК в комплексе репрессора с оператором,-важнейший, а возможно, и единственный элемент, определяющий специфичность связывания. Это следует из эксперимента, в котором структура репрессора 434 была модифицирована с целью изменения его специфичности. Мы называем этот эксперимент получением гибридных или химерных спиралей, хотя, возможно, правильнее было бы говорить о конструировании спиралей. Схема эксперимента изображена на рис. 4.25. [c.120]

Мутантные репрессоры рс нормально связываются с ДНК, но не могут активировать транскрипцию такие мутанты были выделены и в случае А,-репрессора, и в случае репрессора фага Р22. Во всех случаях мутации затрагивают аминокислотные остатки, которые, как предполагается на основании структурных исследований и других данных, расположены вблизи от полимеразы и, возможно, соприкасаются с ней. Таким образом, данные по этим мутантам служат дополнительным подтверждением справедливости наших представлений о комплексах репрессоров с операторами в тех двух случаях, о которых идет речь. [c.124]

Существует, по-видимому, и еще одна проблема, связанная с репрессором двойного размера. Величина константы диссоциации Kqp = 10 ° М означает, что, однажды связавшись с оператором, белок остается на нем практически до бесконечности. Никакой механизм индукции или любой другой клеточный процесс, для которого необходимо, чтобы комплекс репрессора с оператором спонтанно диссоциировал, не сработает в течение сколько-нибудь разумного промежутка времени. Поскольку энергия связывания так велика, для удаления репрессора с оператора необходима радикальная перестройка конформации белка. [c.138]

Как было указано, концентрация ряда ферментов в клетках резко снижается при повышении содержания отдаленных конечных продуктов, образующихся в цепи последовательных ферментативных реакций. Такой эффект, получивший название репрессии ферментов, часто наблюдается при реакциях биосинтеза. В этих случаях молекулы репрессора, также образующиеся в рибосомах ядра по команде гена-регулятора, являются неактивными и сами по себе не обладают способностью подавлять деятельность гена-оператора и, следовательно, всего оперона, но приобретают такую способность после образования комплекса с конечным или одним из конечных продуктов биосинтетического процесса (см. рис. 14.13). [c.537]

Рис. 3.21. Выключение транскрипции бактериального оперона. Связывание корепрессора (С) с неактивным репрессором (1К) изменяет конформацию последнего. Комплекс корепрессор-репрессор (С-1К) связывается с оператором и блокирует транскрипцию.

Рис.3.43. Модель, построенная по данным ЯМР для лак-репрессора в комплексе с лак-оператором. Схематически представлено положение головной части лак-репрессора относительно двойной спирали ДНК лак-оператора [3.47].

А — продукт гена-регулятора (R) — неактивная форма репрессора, неспособная связываться с оператором (О) промоторный участок (Р) открыт происходит транскрипция структурных генов (Е, D, С, В, А). Б — в присутствии коре-прессора образуется активный комплекс корепрессор — репрессор, связывающийся с оператором и закрывающий промотор транскрипции не происходит [c.120]

Объектами регуляции у прокариот являются опероны, т. е. несколько расположенных один за другим генов вместе с предшествующим регуляторным участком ДНК. В настоящее время известно большое число регулируемых оперонов. Для некоторых из них существуют специальные регуляторные белки, образующие комплекс с ДНК в районе промотора и области начала транскрипции для соответствующего оперона. Участок, с которым взаимодействует регуляторный белок,,называют оператором. Одним из наиболее изученных является регуляторный белок лактозного оперона, так называемый 1ас-репрессор. Лактозный оперон 428 [c.428]

Чтобы объяснить действие индуктора (случай, когда глюкозы в среде нет, но присутствует лактоза), Жакоб и Моно предположили, что индуктор взаимодействует со вторым специфическим связывающим участком белка-репрессора, т. е. с центром связывания индуктора. При этом образуется индуктор-репрессорный комплекс, что приводит к снижению сродства репрессора к операторному участку ДНК и к освобождению последнего. Как только индуктор-репрессорный комплекс покидает оператор, структурные гены Р-галактозидазы и двух других белков оказываются доступными для транскрипции и РНК-полимераза синтезирует с них мРНК. Эти мРНК используются далее в качестве матриц для синтеза указанных белков в рибосомах, в результате чего клетка получает возможность утилизировать лактозу в качестве источника углерода и энергии. [c.957]

Рассмотрим механизм этого явления. /ас-Репрессор имеет два специфических участка один связывается с /ас-оператором, а второй — с индуктором ( -галактозидом) [43]. Несмотря на очень высокое сродство репрессора к оператору в отсутствие индуктора, комплекс репрессор—индуктор не связывается в заметном количестве с оператором фактически добавление индуктора вызывает освобождение репрессора из комплекса с оператором [1564] и начинается транскрипция /ас-оперона, т. е. синтез мРНК. Участок, связывающий индуктор, специфичен. [c.66]

Как влияют малые молекулы индуктора на такого рода взаимодействие Белок-репрессор имеет очень высокое сродство к оператору. В отсутствие индуктора он связывается с ним таким образом, что прилегающие структурные гены не могут быть транскрибированы. Однако индуктор способен присоединяться к репрессору, образуя комплекс репрессор индуктор, который более не связывается с оператором. Основной характер такого взаимодействия определяется наличием в белке-репрессо-ре двух участков связывания, один из которых предназначен для индуктора, а другой-для оператора. При связывании индуктора с определенным участком конформация белка изменяется, что оказывает влияние на активность другого участка. Такой тип взаимоотношений получил название аллостерический контроль. В результате при добавлении индуктора репрессор превращается в форму, которая отделяется от оператора. Затем РНК-полимераза может инициировать транскрипцию структурных генов. [c.178]

Скорость, с которой происходит отделение репрессора от оператора, довольно низкая. В типичном случае полу-период распада комплекса колеблется в пределах от 10 до 20 мин в зависимости от конкретных условий. Однако при добавлении ИПТГ стабильность комплекса немедленно уменьшается, что проявляется в резком укорачивании полупериода его распада. Этот результат может способствовать выбору между двумя моделями, изображенными на рис. 14.9. Модель равновесия (изображенная слева) предполагает, что репрессор, связанный с ДНК, находится в равновесии со свободным репрессором. Индуктор связывается со свободной формой репрессора, вызывая нарущение равновесия путем предотвращения его повторного связывания с ДНК. Однако скорость диссоциации репрессора и оператора (как показали изменения в отсутствие индуктора) оказалась значительно ниже той, которая постулируется данной моделью. Это значит, что индуктор должен связываться непосредственно с белком-репрессором, находящимся в комплексе с оператором. Как следует из модели, представленной справа на рис. 14.9, присоединение индуктора должно вызывать изменение в свойствах репрессора, обусловливающее его отделение от оператора. [c.185]

Связывание комплекса репрессор—ИПТГ с оператором может быть изучено использованием больших концентраций белка при метилировании с определением эффектов защиты/усиления. Большое количество белка [c.185]

Подводя итоги, можно отметить, что для регуляции экспрессии la -оперона используются два типа контролирующих факторов, каждый из которых в свою очередь находится под влиянием условий среды. Взаимодействие репрессор—оператор можно назвать регуляцией по принципу все или ничего . В клетке присутствует всего лищь около 10 молекул репрессора, которые быстро инактивируются даже при низких концентрациях индуктора-производного лактозы. Система взаимодействия комплекса САР—сАМР с соответствующим центром связывания дает возможность более плавно регулировать частоту инициации транскрипции. При низкой концентрации сАМР эта частота невелика, поскольку большинство молекул белка-активатора САР неактивны. При повыщенном уровне сАМР значительная доля белка существует в форме комплекса САР—сАМР, заметно повышающего частоту инициации транскрипции генов оперона. [c.183]

Оценки константы равновесия реакции димеризации (2) 1Ю1 величину К = 2- 10 М. Зная эту величину и количест-репрессора, необходимое для связывания половины максима 1ЫЮГО количества ДНК в экспериментах, подобных приведенному на рис. 4.12, можно вычислить К2. Для связывания 0 1 в условиях, близких к внутриклеточным, т.е. при 0,2 М кС1 и 37 С, /С2=3-10 М. В этих условиях время жизни комплекса репрессора с оператором составляет величину порядка нескольких секунд. При более низких температуре и концентрации соли, когда связывание прочнее, время жизни комплекса достигает минут и даже часов. [c.101]

Структура N-концевых доменов репрессора и Сго в кристаллах установлена с высоким разрешением. Как видно из рисунков гл. 2, имеет место структурное соответствие между ними и В-формой ДНК. Согласно пространственной модели еще одного специфического ДИК-связывающего белка Е. oli, белка-активатора катаболизма (БАК), контакт между ним и ДНК тоже осуществляется посредством биспирального элемента, описанного в гл. 2. Во всех случаях одна из а-спиралей (узнающая) укладывается в большой желобок, а другая располагается поперек него. Адекватность этих моделей ДНК-белковых комплексов подтверждают результаты рентгеноструктурного анализа комплекса репрессора с оператором в кристаллах. В состав исследованного комплекса входил репрессор фага 434, близкородственного фагу X о нем уже шла речь в этой книге. [c.119]

Белки, осуществляющие негативную регуляиию, называются репрессорами.. Места их связывания на ДНК называются операторами. Способность многих репрессоров связываться со своими операторами зависит от низкомолекуляриых лигандов — эффекторов. Эффекторы, снижающие сродство репрессора к оператору, называются индукторами. В отсутствие индуктора репрессор связывается с оператором и мешает РНК-полимеразе начинать синтез РНК с промотора (промотор репрессирован). В комплексе с индуктором репрессор теряет способность связываться с оператором, в результате чего промотор активируется (индуцируется). Другие реп-рессоры, наоборот, могут связываться с оператором только в комплексе с эффектором (который в этом случае называется корепрес-сором). В присутствии корепрессора промотор неактивен (репрессирован), в отсутствие корепрессора активируется (дерепресси-руется). [c.142]

Для эффективной экспрессии генов необходимо не только, чтобы репрессор был инактивирован индуктором, но также реализовался и специфич. положит, сигнал включения, к-рый опосредуется Р. б., работающими в паре с циклич. аденозинмонофосфатом (цАМФ). Последний связывается со специфическими Р. б. (т.наз. САР-белок-активатор ката-болитных генов, или белковый активатор катаболизма-БАК). Это димер с мол. м. 45 тыс. После связывания с цАМФ он приобретает способность присоединяться к специфич. участкам на ДНК, резко увеличивая эффективность транскрипции генов соответствующего оперона. При этом САР не влияет на скорость роста цепи мРНК, а контролирует стадию инициации транскрипции-присоединение РНК-полимеразы к промотору. В противоположность реп-рессору САР (в комплексе с цАМФ) облегчает связывание РНК-полимеразы с ДНК и делает акты инициации транс-кр1шции более частыми. Участок присоединения САР к ДНК примыкает непосредственно к промотору со стороны, противоположной той, где локализован оператор. [c.218]

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]

Корепрессор ( orepressor) Небольшая молекула, связывающаяся с неактивным репрессором (апорепрессо-ром) с образованием комплекса, присоединяющегося к оператору и блокирующего транскрипцию. [c.551]

Туг-17 и His-29) найдены структуры, соответствующие определенным нуклеотидам лак-оператора. По этим оценочным значениям расстояний получена структура комплекса, в котором лак-репрессор развернут на 180° в сравнении со структурой, полученнной из модельных представлений (рис.3.43). [c.153]

Если структура фрагмента ДНК известна и проведено отнесение резонансных линий, то можно изучить взаимодействие ДНК со специфическими протеинами. Примером этого может служить взаимодействие с протеином, который является лак-репрессором и подавляет транскрипцию лактозоспецифических ферментов, так что лактоза практически отсутствует в клетках. Структура головной части этого протеина, которая ответственна за связывание с ДНК, недавно была установлена методом ЯМР и опубликована в [3.35 ]. По спектрам комплекса, полученным по методу NOESY, можно определить положение протеина относительно ДНК в том случае, если известно лишь несколько расстояний из измерений ЯЭО. Экспериментально по данным ЯЭО для Н для трех различных ароматических колец лак-репрессора (Туг-7, Туг-17 и His-29) найдены структуры, соответствующие определенным нуклеотидам лак-оператора. По этим оценочным значениям расстояний получена структура комплекса, в котором лак-репрессор развернут на 180° в сравнении со структурой, полученнной из модельных представлений (рис.3.43). [c.153]

При появлении в среде лактозы или другого индуктора последний связывается с репрессором, образуя прочный комплекс. В результате репрессор отделяется от ДНК, освобождая промотор для взаимодействия с РНК-полимеразой. Однако в случае 1ас-оперона удаление репрессора оказывается недостаточным для того, чтобы началась эффективная транскрипция. В системе участвует еще одии регуляторный элемент, который активирует транскрипцию. Активация происходит за счет взаимодействия комплекса цикло-АМР-свя-зывающего белка САР (от англ. atabolite a tivator protein) и 3 , 5 -цикло-АМР с участком ДНК, также примыкающим к промотору, но со стороны, противоположной оператору (рис. 236, й). Такой тип регуляции называется позитивным. [c.415]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология