Опероны триптофановый

Рис. 32. Триптофановый оперон Е. соИ и механизм репрессии конечным

Триптофановый оперон контролируется с помощью аттенуации [c.191]

Рнс. 95.. Аттенюатор триптофанового оперона [c.159]

Рис. 29.6. Строение триптофанового оперона

Определение информационной РНК триптофанового оперона [c.489]

Предложены модели, в соответствии с которыми узнавание осуществляется с помощью а-спиральных участков белка. Предполагается, что боковые радикалы аминокислотных остатков образуют специфические водородные связи с основаниями в широкой бороздке ДНК. Определение трехмерной структуры четырех регуляторных белков (С1- и СКО-репрессоров Х-фага, САР-белка, репрессора триптофанового оперона) показало, что ДНК-связывающие домены этих белков имеют характерный двухспиральный мотив. Предложены модели ДНК-белковых комплексов, согласно которым одна из а-спиралей (аз) находится в широкой бороздке и взаимодействует с основаниями ДНК, в то время как вторая (аг) взаимодействует с сахарофосфатным остовом ДНК и обеспечивает правильную ориентацию спирали а, в комплексе. Предполагаемые геометрии для четырех специфических ДНК-белковых комплексов не являются полностью одинаковыми положение спирали а, в широкой [c.292]

На рис. 15.4 представлена последовательность нуклеотидов промотор-операторной области триптофанового оперона. РНК-полимераза связывается с областью, распространяющейся примерно от нуклеотида в положении [c.190]

Все ранние работы по белкам-репрессорам были выполнены на бактериях. Выяснилось, что и у лактозного, и у триптофанового оперона активность этих белков контролируется посредством обратимого связывания небольших специфических молекул. В клетках эукариот белки-регуляторы гоже находятся под контролем небольших сигнальных молекул, таких, например, как сАМР. Эти молекулы осуществляют свое воздействие непрямым путем, влияя на фосфорилирование и дефосфорилирование белка. Хотя у бактерий фосфорилирование не играет такой важной роли в регуляции, и у них существует одна хорошо изученная система контроля, зависящая от фосфорилирования белков. На примере этой системы мы рассмотрим некоторые аспекты регуляции генов, знание которых способствует пониманию более сложной системы регуляции высших эукариот. [c.188]

Аттенюатор может регулироваться и без участия рибосом (или, говоря осторожнее, без трансляции лидерной РНК). Так, лидерная РНК триптофанового оперона Вас. subiilis не кодирует лидерного пептида. Тем не менее эффективность терминации в аттенюаторе зависит от концентрации триптофана. Предполагается, что баланс в образовании терминаторной и антитерминаторной шпильки в лидерной РНК определяется специальным белком, присоединяющимся к лидерной РНК и блокирующим образование антитерминаторной шпильки. [c.161]

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]

Известна и детально изучена и обратная ситуация. В норме бактериальные клетки продуцируют набор белков, необходимых для превращения хоризмата в триптофан (см. рис. 115). Этот набор белков программируется пятью генами, расположенными в триптофановол1 опероне, схема которого представлена на рис. 128. При дефиците триптофана оперон нормально функционирует. Однако при появлении избытка триптофана он образует комплекс со специальным белком -апорепрессором, обладающим высоким сродством к операторному участку триптофанового оперона. В результате оперон целиком выключается. Это явление получило название репрессии В роли репрессора в данном случае выступает комплекс апорепрессора с триптофаном. [c.429]

Большое значение в прокариотических клетках имеет авторегуляция транскрипции, заключающаяся в подавлении транскрипции одним из продуктов оперона. Например, триптофановый апорепрессор выступает в качестве репрессора гена, программирующего этот апорепрессор. Поэтому последний никогда не накапливается в клетке в значительном количестве. Широко используется авторегуляция транскрипции оперонов, программирующих рибосомные белки. Гены рибосомных белков сгруппированы в несколько оперонов. Например, оперон S10 содержит расположенные друг за другом гены рибосомных белков S10, L3, L2, Ь4, L23, S19, L22, S3, S17, L16 и L29 (белки серии S - из малой, а серии L - из большой субъединицы). Регуляторным белком, подавляющим экспрессию этого оперона, является один из его продуктов — белок L4. [c.430]

Однако это правило не является универсальным фенилаланиновый и триптофановый опероны регулируются иным путем. Например, регуляторный белок tryp не имеет ничего общего с триптофанил-тРНК — синтетазой и кодируется геном-регулятором /гур-оперона. У мутантов, у которых ген-регулятор не образует этот белок, /гур-оперон функционирует постоянно. Эти данные подтверждают существование механизма, сходного с описанным выше для /ас-оперона, а именно репрессор образует комплекс с триптофаном и этот комплекс присоединяется к оператору. [c.70]

Сходство между механизмами аттенуации триптофанового и гистидинового оперонов отчетливо выражено. В каждом случае лишение клеток именно аминоацил-тРНК непосредственно предотвращает терминирование транскрипции и обеспечивает таким образом транскрибирование структурных генов. Разница лишь в том, что триптофановый оперон подвержен также репрессор-опе-раторным взаимодействиям, тогда как в гистидиновом опероне аттенуация обеспечивает единственный способ контроля. (Мутации в лидерной области /гг5-оперона первоначально были обозначены как ЫзО, поскольку считалось, что с их помощью идентифицирован оператор. Этот пример показывает, что природа таких мутаций не может считаться установленной до тех пор, пока не будет исследован биохимически молекулярный механизм контроля.) [c.195]

Делеции в гене репрессора являются рецессивноконститутивными (дерепрессированными) Пример триптофановый оперон [c.189]

Триптофановый репрессор функционирует в виде тетрамера, состоящего из четырех субъединиц с мол. массой 12000 дальтон каждая. В бактериальной клетке содержится около 20 молекул тетрамера. Репрессор способен связываться с оператором in vitro только в присутствии триптофана. Таким образом, единственным существенным отличием в этом случае от взаимодействий в /ас-опероне является увеличение сродства белка репрессора к оператору в присутствии триптофана. [c.190]

Почти с самого начала изучения триптофанового оперона было известно, что помимо комплекса промотор— оператор в регуляции участвует еще и другой сайт. Его существование впервые было обнаружено в результате наблюдений, показавших, что делетирование последовательности, расположенной между оператором и кодирующей областью trpE, приводит к повышенной экспрессии структурных генов. Этот эффект не зависит от репрессии возрастают как базальный, так и дерепрессированный уровни транскрипции. Следовательно, происходящие при этом события совершаются после того, как РНК-полимераза покинула промотор (независимо от условий, существующих в момент инициирования транскрипции). [c.191]

Рис. 10-12. Соединение триптофана с белком-репрессором триптофанового оперона изменяет конформацию репрессора. Конформанионные изменения дают возможность этому регуляторному белку гесно связываться со спенифической последовательностью ДНК, и. таким образом, блокировать транскрипцию генов, которые кодируют белки, участвующие в синтезе триптофана (trp-onepon). Трехмерная структура этого бактериального белка (спираль-виток-спираль) определена с помощью метода рассеивания рентгеновских лучей и показана как в случае связывания триптофана, так и без него. Связывание триптофана приводит к увеличению расстояния между двумя узнающими спиралями (цветные цилиндры) в димере, что способствует образованию симметрично расположенных водородных связей, изображенных на схеме в виде цветных

Такой эффект объясняется присутствием аттенуатора в пределах лидерной области, расположенной между промотором и первым структурным геном. Так же как и в случае триптофанового оперона, в аттенуаторе имеется терминирующая последовательность, которой предшествует последовательность лидерного пептида. Область лидерного пептида содержит семь последовательных кодонов для гистидина, как это показано на рис. 15.10. Иные вторичные структуры лидерной области мРНК могут быть записаны таким образом, что рибосома, останавливающаяся в гистидиновых кодонах, предотвращает образование терминирующей структуры шпильки. [c.194]

Отличительной особенностью таких разбросанных операторов является их различная локализация относительно стартовой точки в каждом локусе. На рис. 15.11 показано, что в триптофановом опероне оператор расположен между нуклеотидами — 23 и — 3, тогда как в ггрК лежит между нуклеотидами — 12 и Ч- 9, а в локусе агоН находится дальше от начала транскрипции, располагаясь между нуклеотидами - 49 и - 29. Мы уже видели, что разные репрессоры связываются в сайтах, локализованных в различных участках в пределах промоторов или сцепленных с ними областей. Тот факт, что один и тот же репрессор оказывается эффективным в различно расположенных операторах, подтверждает вывод, что репрессия представляет собой способ блокировать доступ к промотору. [c.197]

Рис. 15.20. Триптофановый оперон (trp) . oli. Показаны два продукта транскрипции-полицистронная мРНК и аттенуированная РНК, считываемая с лидерного участка в ус-

Остановимся на аттенуации триптофанового (Тгр) оперона, как наиболее полно изученной системе. Структура триптофанового (Тгр) оперона представлена на рис. 41.9. Его промоторно— операторная система регуляции аналогична описанной выше для La -оперона. Репрессия Тгр-оперона приводит к 70-кратному снижению уровня транскрипции, однако мутанты, лишенные функциональной системы репрессии, тем не менее сохраняют способность отвечать на триптофановое голодание 8— 10-кратным повышением уровня синтеза Тгр-мРНК. При анализе других типов мутаций в Е. соИ стало ясно, что процесс аттенуации связан скорее с эффективностью трансляции триптофановых кодонов, чем с непосредственным влиянием изменения концентрации свободного триптофана в среде. Вскоре было установлено, что в TrpL-участке (рис. 41.9) оперона [c.118]

Если в клетке имеется достаточное количество Тгр—тРНК р, рибосома проходит Тгр-кодоны в ли-дерной последовательности и доходит до сигнала остановки трансляции (UGA) в области 2, экранируя таким образом обе области—1 и 2. При этом сегменты 3 и 4 могут образовать шпильку—сигнал преждевременной терминации транскрипции, далее которого РНК-полимераза не сможет вести транскрипцию оперона. Вместо полицистронной мРНК, кодирующей ферменты триптофанового оперона, образуется преждевременно терминированный транскрипт длиной 140 нуклеотидов. Образование взаимоисключающих вторичных структур (между областями 2 и 3 или 3 и 4) и является внутриклеточным СИ налом, информирующим РНК-полимеразу о способности клетки транслировать триптофано-вые кодоны. [c.119]

На участке Тгр-промотора РНК-полимераза, свободная от контроля со стороны репрессора, начинает транскрипцию оперона и доходит до 90-го нуклеотида (рис, 41,10), где она делает временную остановку. Во время этой паузы к образовавшемуся 5 -концу лидерного транскрипта в области 27—29 стартового кодона AUG прикрепляется рибосома, происходит трансляция лидерного пептида длиной 14 аминокислот. Начиная с положения 54, в транскрипте последовательно расположены два триптофановых кодона, поэтому для продолжения трансляции необходимо присутствие тРНК " , Следует отметить, что триптофан — относительно редкая аминокислота, Еще реже два остатка триптофана располагаются друг за другом в составе полипептидов. [c.118]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология