Гены включение, выключение

Рис. 4.14. Интеграция (включение) фага лямбда в хромосому Es heri hia oli и его освобождение из хромосомы (исключение). В фаговой частице ДНК представлена линейной двойной спиралью с неспаренными комплементарными концами. В растворе или в бактериальной клетке липкие комплементарные концы связываются друг с другом, и разрыв в каждой цепи закрывается с помощью лигазы. После этого замкнутое двухцепочечное кольцо подходит к хромосоме (между генами gal и Ыо), обе двойные спирали разрываются и образовавшиеся свободные концы воссоединяются крест-накрест. В результате фаговая ДНК оказывается включенной (встроенной, или интегрированной) в хромосому хозяина. Фаг превратился теперь в профаг, и клетка стала лизогенной (в данном случае по фагу лямбда), В результате обратного процесса может произойти выключение ДНК фага и переход ее в автономное состояние.

Для включения и выключения транскрипции различных эукариотических структурных генов используется множество разнообразных высоко- [c.45]

Онтогенез. В процессе онтогенеза происходит включение действия одних генов и выключение действия других генов в определенной последовательности, изменения метаболических процессов, белкового состава, морфологии и функционального состояния органов. Закономерный, одинаковый [c.190]

К счастью, правильно спланировав эксперимент, можно минимизировать влияние метаболической перегрузки, оптимизировать выход рекомбинантного белка и повысить стабильность трансформированных хозяйских клеток. Например, нагрузку можно снизить, если использовать малокопийные плазмидные векторы. А еще лучше вообще отказаться от векторов и встроить чужеродную ДНК в хромосомную ДНК организма-хозяина. В этом случае не нужно заботиться об обеспечении стабильности плазмиды. Кроме того, клетке не приходится расходовать свои ресурсы на синтез ненужных продуктов, кодируемых маркерными генами устойчивости к антибиотикам. Синтез продуктов таких генов, входящих в состав плазмидных векторов наряду с генами-мишенями, является одной из основных причин метаболической перегрузки. Интеграция в хромосому особенно важна в тех случаях, когда используется сам рекомбинантный микроорганизм, а не синтезируемый им продукт. Уменьшению метаболической перегрузки помогает также применение сильных, но регулируемых промоторов. В таких случаях ферментацию проводят в две стадии. На первой из них, во время роста, промотор, контролирующий транскрипцию гена-мишени, выключен, а на второй, во время индукции, -включен. [c.128]

В 1962 г. Гордон экспериментально показал, что если из яйцеклетки лягушки удалить ядро и заменить его ядром из клетки кишечника взрослой лягушки, то из образовавшейся синтетической яйцеклетки вырастет нормальная лягушка. Другие экспериментальные данные также указывают па то, что для всех организмов ядро каждой клетки любого типа содержит всю необходимую информацию для развития данного организма. Вероятно, это означает, что клеточная дифференциация заставляет определенные гены быть либо включенными , либо выключенными . Например, все клетки тела человека, по-видимому, содержат гены, необходимые для синтеза инсулина, но синтезируется инсулин только в поджелудочной железе. [c.407]

Перенос генов при посредстве фактора F. Интеграция (включение) фактора F в бактериальную хромосому обратима, F-фактор может быть высвобожден из хромосомы, и тогда клетка Hfr становится клеткой (рис. 15.16). Этот процесс вырезания (эксцизии, выключения) происходит примерно с той же частотой, что и интеграция. При правильной эксцизии разрыв происходит в том же самом месте, что и при интеграции. В редких случаях он происходит где-то очень близко к этому месту, и в результате соседний участок ДНК остается присоединенным к фактору F. Этот фактор F, содержащий небольшой фрагмент [c.460]

И наконец, необходимо поставить ряд вопросов относительно регуляции выражения генов. Каковы первичные внешние сигналы , провоцирующие ту или иную биохимическую адаптацию. Как происходит включение и выключение генов в ответ на изменение окружающей среды Обладают ли организмы, проявляющие широкую толерантность к изменениям среды, наиболее сложными системами регулирования транскрипции Как быстро возникают такие системы в процессе эволюции [c.379]

Механизм действия гиббереллинов до сих пор неясен. Было установлено, что в семенах злаков ГКз стимулирует синтез новых белков, в частности а-амилазы при этом ГКз эффективна в столь низких концентрациях (до 10- мкг/мл), что действует, вероятно, на таком глубоком уровне клеточного метаболизма, как включение и выключение генов, связанных с клеточной дифференцировкой (разд. 23.9). До настоящего времени, однако, убедительных подтверждений этого не получено, и к тому же другие эффекты требуют более высоких концентраций ГКз. Рост клеток растяжением гиббереллины стимулируют только в присутствии ауксинов. [c.261]

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]

Известно два случая, когда выключение экспрессии одних генов и включение других связано с заменой сиг-ма-фактора. Одно из этих явлений-спорообразование, или споруляция-состоит в резких морфологических изменениях, переводящих бактерии в покоящуюся форму (спору), способную переживать неблагоприятные условия. Другое явление обнаруживается при литической инфекции клетки бактериофагом. Когда инфекция развивается по этому пути, то в конце концов в результате размножения фага клетка погибает. Во всех наиболее простых случаях при развитии фага происходит переключение транскрипции. Однако известен только один хорошо изученный случай, когда изменения транскрипционной специфичности обусловлены заменой клеточного сигма-фактора на фаговый. (Это обнаружено в бактериях, способных образовывать споры.) Чаще изменения происходят под действием других механизмов-обычно с использованием дополнительных факторов транскрипции. Создается впечатление, что регуляторный механизм, основанный на возникновении изменений в самой РНК-полимеразе, неохотно используется клеткой, и только в качестве последней возможности. Вероятно, что способность использовать заменяемые друг друга сигма-факторы эволюционно возникла только у очень ограниченного круга бактерий. [c.157]

Дополнительные представления о регуляции глобиновых генов в ходе развития организма удалось получить при изучении фенотипических проявлений делеций определенных генов глобиновых кластеров. Такие делеции, удаляющие один или более генов из кластера, влияют на экспрессию в ходе развития организма оставшихся генов в i/мс-положении. Так, две формы а°-талассемии вызываются делениями генов al и а2 или al, а2 и / (рис. 16.17). Гомозиготность по каждой из форм вызывает синдром, называемый водянкой плода, при котором совершенно не синтезируются а-глобины, и смерть наступает при рождении или вскоре после него. При этом вплоть до самой смерти продолжается экспрессия -глобинового гена, который в норме на этих стадиях развития совершенно перестает экспрессироваться (рис. 16.16). В то же время экспрессия Р-подобных глобиновых генов протекает без всяких изменений-вовремя происходит выключение е-глобинового гена и включение у-глобиновых генов. [c.233]

На первый взгляд можно утверждать, что, когда ген включен (а = 1), его продукт будет присутствовать (а = 1) и наоборот. Это, несомненно, справедливо для стационарных состояний. Однако, сразу после того как сигнал изменил значение функции (т. е. ген переключен на включено или выключено ), соответствующая переменная все еще имеет свое прежнее значение, и потребуется некоторое время, прежде чем она примет новое значение функции. Конкретно, если ген выключен (а = 0) в течение длительного времени, его продукт, который является быстро разлагающимся, отсутствует. Если ген теперь переключен на включено (а = 1), то продукт появится (а = 1), но лищь спустя некоторое время когда же ген переключен на выключено (а = 0), потребуется некоторое время, прежде чем его продукт исчезнет (а = 0). [c.352]

Также используют так называемые индуцибельные промоторы. В отличие от конститутивного промотора 35S aMV гены под такими промоторами экспрессируются не постоянно, а только в определенных условиях. Например, промоторы, которые индуцируются поранением, ме-талл-индуцибельные — в присутствии ионов металлов (меди, железа и т. п.). Таким образом, включение — выключение гена под контролем таких промоторов легко регулируется. Индуцибельные промоторы все чаще используются в генетической инженерии, и не только растений. Недостатком многих тканеспецифичных и индуцибельных промоторов является их слабая активность. [c.64]

Впервые включение генов за счет появления в клетке новых а-субъединиц было проде.монстрировано при таком запрограммированном во времени необратимо.м процессе, как развитие бактериофагов (см. гл. XIII). Другим запрограммированным во времени необрати.мы.м процессом, при котором происходит последовательное включение и выключение больших групп генов с участием различных а-субъединиц, является споруляция таких бактерий, как Вас. subiilis. [c.152]

Регуляторный ген trpR репрессируется своим собственным продуктом-ггр-репрессо ром. Следовательно, белок-репрессор действует, снижая и свой собственный синтез. Такой цикл может служить примером аутогенного контроля. Мы увидим, что подобные циклы весьма распространены в регуляторных и других генах и могут осуществлять как негативный, так и позитивный контроль. Наиболее распространен негативный аутогенный контроль в этом случае белок ингибирует свой собственный синтез, так что его содержание в клетке саморегулируется. В тех случаях, когда содержание данного белка становится слишком высоким, дальнейшее образование репрессора предотвращается, так как белок подавляет транскрипцию своего собственного гена. Если же содержание репрессора падает, белок оказывается не способным подавлять свой собственный синтез в результате возобновляется транскрипция, содержание белка восстанавливается. (В случае позитивного аутогенного контроля белок способствует своему собственному синтезу как будет видно в гл. 16, этот тип связи обеспечивает включение/выключение экспрессии генов.) [c.196]

Таким образом, как в случае фазовой вариации, так и штаммовой специфичности Ми инверсия используется для регуляции экспрессии генов. При фазовой вариации процесс включения-выключения обеспечивается перемещением промотора относительно транскрипционной единицы. В случае фага Ми штаммовая специфичность обусловлена инверсией кодирующего сегмента относительно промотора, что приводит к экспрессии альтернативных генов. [c.470]

В переключении пути развития фага участвует область ДНК размером в S0 пар оснований, называемая правым операторо.м (Or) (рис, 41.6, А). Правый оператор фланкирован слева структурным геном репрессора фага лямбда, а справа — структурным геном другого регуляторного белка, называемого его. Единственным фаговым геном, экспрессирующимся при нахождении фаговой ДНК в составе хозяйской хромосомы, т.е. в состоянии профага, является ген репрессора. При литическом развитии ген репрессора не экспрессируется, но идет активная экспрессия гена сто, равно как и многих других фаговых генов. Таким образом, когда ген репрессора включен, ген его — включен, и наоборот, когда ген его включен, ген репрессора — выключен. Как мы увидим далее, эти два гена регулируют друг друга, что в конечном счете и определяет выбор между литическим и лизогенным путями развития фага X. [c.114]

Общую теорию регуляции синтеза белка разработали французские ученые, лауреаты Нобелевской премии Ф. Жакоб и Ж. Моно. Сущность этой теории сводится к выключению или включению генов как функционирующих единиц, к возможности или невозможности проявления их способности передавать закодированную в структурных генах ДНК генетическую информацию на синтез специфических белков. Эта теория, доказанная в опытах на бактериях, получила широкое признание, хотя в эукариотических клетках механизмы регуляции синтеза белка, вероятнее всего, являются более сложными (см. далее). У бактерий доказана индукция ферментов (синтез ферментов de novo) при добавлении в питательную среду субстратов этих ферментов. Добавление конечных продуктов реакции, образование которых катализируется этими же ферментами, напротив, вызывает уменьшение количества синтезируемых ферментов. Это последнее явление получило название репрессии синтеза ферментов. Оба явления—индукция и репрессия—взаимосвязаны. [c.535]

Большинство генов имеет следующее строение (рис. 8). Перед каждым геном на молекуле ДНК расположена последовательность нуклеотидов (она может быть длиннее даже самого гена), которая регулирует его активность включение выключение , интенсивность, место (например, в листьях растения на свету) и время работы (например, в период цветения). Эту регуляторную последовательность называют промотором. Кодирующая область гена начинается с триплета нуклеотидов АТГ, который указывает место начала считывания информации с мРНК при ее трансляции в рибосомах, и заканчивается стоп-кодоном (ТАГ, или ТАА, или ТГА), указывающим место окончания трансляции. Следом за участком ДНК, который кодирует последовательность аминокислот в белке (собственно ген), располагается последовательность, обеспечивающая присоединение к мРНК так называемого полиаденилового хвоста (полиА), который предохраняет мРНК от разрушающего действия внутриклеточных ферментов при перемещении ее из ядра к рибосомам, и последовательность нуклеотидов, указывающая место окончания транскрипции. [c.17]

Несколько упрощая, можно сказать, что аппарат переключения может находиться в одном из двух состояний в первом, соответствующем лизогении, ген репрессора включен, а ген, кодирующий Сго, выключен во втором, т. е. при литическом росте, ген его включен, а ген репрессора выключен. Перейдем теперь к описанию приблизительной формы и размеров компонентов переключателя генов и их взаимодействий. [c.23]

Рис. 5.11. Регуляция смены антигенной структуры с помощью инвертируемого сегмента Ну клеток Salmonella а — ген Н2 включен, ген HI выключен б — ген Н2 выключен, ген Н1 включен.

Включение определенных генов фага X происходит за счет выключения р-зависимых и р-независимых терминаторов, расположенных перед ними, под действием белка, кодируемого геном N. Кроме фагового N-белка в антитерминации участвуют по крайней мере три белка, кодируемых клеткой-хозяином, из которых более подробно изучен белок, кодируемый геном nusA, который способен взаимодействовать с минимальной РНК-полимеразой, занимая на ней место а-субъединицы. Хотя белок NusA является компонентом системы антитерминации, сам по себе он способен удлинять паузы в некоторых участках ДНК и даже вызывать терминацию. [c.161]

У прокариот основным способом регуляции экспрессии гена является, по-видимому, включение-выключение транскрипции, хотя в некоторых случаях вступают в действие другие механизмы, например аттенуация, терминация, антитерминация, контроль трансляции и регуляция метаболизма матричных РНК и белков. Подобно этому элементы, осуществляющие включение и выключение транскрипции, играют рещающую роль в регуляции экспрессии генов также у эукариот. От сплайсинга, особенно от его способа, зависит, какие именно образуются матричные РНК и соответственно кодируемые ими белки. Кроме того, имеются данные о регуляции при помощи аттенуации или терминации транскрипции, а также указания на то, что трансляция и метаболизм РНК тоже подвержены регуляции в процессе синтеза белков. Уникальные свойства эукариотических клеток и структура их генов и геномов обеспечивают дополнительные возможности для контроля передачи генетической информации. Например, полный транскрипт гена остается нефункциональным до тех пор, пока не будут правильно вырезаны входящие в него интроны. Далее транскрипты предщественники матричных РНК-должны быть модифицированы на 5 - и З -концах, а сами матричные РНК должны перейти из ядра в цитоплазму, прежде чем они смогут участвовать в трансляции. В принципе регуляция может осуществляться на каждом из этих этапов. [c.10]

А. Клетки Salmonella сохраняют подвижность после переключения, потому что в них присутствуют оба гена, кодирующие флагеллин. Независимо от того, какой ген действует в каждой отдельной клетке, флагеллин синтезируется и жгутик образуется. С другой стороны, трансформированные клетки Е. соИ несут лишь один из кодирующих флагеллин генов-ген Н2. Следовательно, когда ген Н2 включен, клетка подвижна, а когда ген Н2 выключен, клетка не обладает подвижностью. [c.415]

При изучении фзшкции генов в таком сложном генетическом окружении, которое характерно для клеток млекопитающих, может возникать потребность в регулируемом включении-выключении конкретного гена. Поэтому в разных лабораториях предпринимались попытки контролировать активность вводимых в клетки млекопитающих трансгенов, используя индуцируемые эукариотические промоторы. Первыми были испытаны промоторы, индуцируемые катионами тяжелых металлов, гормонами или тепловым шоком. Основным недостатком этих систем было то, что индукция приводила к плеотропным эффектам, так как активировались не только трансгены, но и ряд собственных генов клеток. [c.349]

Регулируемые промоторы Наиболее широко используются следующие сильные регулируемые промоторы промоторы la - и //-/)-оперонов Е. olv, специально сконструированный ia -npoMOTop, включающий -Ю-об-ласть /ас-промотора и -35-область Г/-/ -промото-ра (участки, находящиеся на расстоянии 10 и 35 п. н. до сайта инициации транскрипции) левый, или р , промотор бактериофага X промотор гена 10 бактериофага Т7. С каждым из них связываются соответствующие репрессоры, которые опосредуют включение и выключение транскрипции специфических генов. Кроме то- [c.107]

Т. происходит на участках ДНК, наз. единицами Т. или транскриптонами. В начале и конце транскриптона расположены специфич. нуклеотидные последовательности-соотв. промотор и терминатор. Существование множества транскриптонов обеспечивает возможность незавиеимого считывания разных генов, их индивидуального включения и выключения. У животных, растений и др. эукариот в состав транскриптона, как правшю, входит один ген. Транс-криптоны бактерий обычно наз. оперонами ми. из них содержат по неск. генов, обычно функционально связанных (напр., кодирующих неск. ферментов, участвующих в синтезе той шш иной аминокислоты). [c.619]

Мы привели эти примеры для иллюстрации возможных отрицательных и положительных сторон влияния температуры на регуляцию генной активности. С одной стороны, легко видеть, как изменение температуры может подавлять нормальные регуляторные реакции, участвующие в механизмах контроля выражения генов например, оно может препятствовать включению или выключению определенного гена. С другой стороны, однако, создается возможность прямой температурной активации генов, кодирующих именно те белки или РНК, которые нужны при изменивщейся температуре. Например, если в новых температурных условиях необходимы новые классы ферментов, то соответствующие структурные гены могли бы активироваться в результате прямого термического воздействия. [c.228]

Ф. Жакоб и Ж. Моно разработали общую теорию механизма регуляции синтеза белков. Предполагается, что регуляция белкового синтеза идет на уровне ДНК. Сущность ее заключается во включении и выключении определенных функциональных единиц, расположенных в молекулах ДНК. Молекулы ДНК функционально не однородны по своей длине и содержат многочисленные структурные цистроны и нистроны-регуляторы. Эти функциональные единицы называют также генами структурные гены, ген-регулятор, ген-оператор и т. д. (см. рис. 37). Первичная структура, или полипептидные цепи, определяется последовательностью нуклеотидов в соответствующем цистроне молекулы ДНК, или структурном гене. Первичным продуктом деятельности струк- [c.292]

Существуют так называемые мутации оператора (см. гл. XXI), приводящие к включению (или выключению) целой группы генов (оперона), причем влияние таких мутаций проявляется только в г мс-конфигурации. Это означает, что комбинации Oab io и о аЪсЮ по-разному влияют на синтез белков А, В и С. Первая из этих комбинаций возникает при введении о в генотип ОаЬс, а вторая — при введении О в генотип о ab . Переход О -у о может приводить либо к инактивации всех генов оперона (мутанты 0°), либо к их одновременной активации в отсутствие внешнего индуктора (мутанты 0 ). [c.503]

Репрессор представляет собой особый аллостерический белок, который либо связывается с геном-оператором, подавляя его активность ( выключает его), либо не связывается с ним, позволяя ему стать активным ( включает его). Когда оператор включен , структурные гены осуществляют транскрипцию и образуется мРНК, которую рибосомы и тРНК транслируют в полипептиды. Когда оператор выключен , мРНК не образуется и кодируемые ею полипептиды не синтезируются (рис. 23.34). [c.178]

Белок Сго в свою очередь также способен связываться с операторами и Or. При этом с Or ОН связывается таким образом, что подавляет транскрипцию гена с1 с Prmt но в то же время допускает транскрипцию правого оперона с Pr. Таким образом, белки Сго и с1 обладают реципрокными свойствами, которые, как показано на рис. 15.15, проявляются в виде двух взаимно исключающих вариантов транскрипции. В варианте включения с1 и выключения его происходит рекомбинация фаговой ДНК с хромосомой хозяина, и клетка становится лизогенной. В обратном варианте с/ выключен, его включен происходит интенсивная репликация фаговой ДНК, начинается III стадия транскрипции поздних генов и клетка лизирует. Детали взаимодействия белков с1 и Сго с областью Or обсуждаются в Дополнении 15.1. [c.188]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология