Фактор транскрипции генов

Инициация и регуляция транскрипции ДНК у эукариот с участием РНК-полимеразы в большей степени, чем у прокариот, зависит от множества других белков — факторов транскрипции, взаимодействующих с дискретными участками ДНК, образующих сложный эукариотический про.мотор. В районе промотора, прилегающего к сайту инициации транскрипции (кзп-сайту), обнаружены участки с характерными нуклеотидными последовательностями (мотивами), которые оказывают цис-действие на экспрессию близлежащего гена. Эти элементы могут взаимодействовать с РНК-полимеразой и другими белками-факторами транскрипции. Разные ядерные белковые факторы транскрипции, представляющие собой регуляторные белки, способны связываться с теми или иными нуклеотидными последовательностями ДНК, оказывая тем самым влияние На экспрессию разных генов. Такие белки, способные к диффузии [c.195]

Развитие многоклеточных эукариотических организмов основано на способности клеток передавать в ряду поколений активное или, наоборот, репрессированное состояние гена. Наследование состояния гена приводит в конечном итоге к образованию дифференцированной ткани, состоящей из клеток, в которых лишь небольшая часть генов активирована на фоне репрессии основной части генома. Исследование молекулярных механизмов, обеспечивающих наследование активного или неактивного состояния гена в ряду клеточных поколений, представляется чрезвычайно важным. По-видимому, в основе этих механизмов лежат не только программированные взаимодействия белков и ДНК, обеспечивающие наследуемую локальную организацию хроматина, но и процессы метилирования ДНК. Метилирование можно расс.матривать как особый механизм контроля транскрипции, существующий наряду с механизмами, основанными на взаимодействиях между цис-действую-щими регуляторными элементами и факторами транскрипции. [c.218]

Несмотря на индивидуальность набора регуляторных элементов у структурных генов эукариот, каждый из них имеет промоторный участок (ТАТА-бокс, или бокс Хогнесса) из восьми нуклеотидов, включающий последовательность ТАТА последовательность ССААТ (САТ-бокс) участок из повторяющихся динуклеотидов G (ОС-бокс). Эти элементы находятся на расстоянии 25, 75 и 90 п.н. от сайта инициации соответственно (рис. 3.23). Транскрипция структурного гена эукариот начинается со связывания с ТАТА-боксом фактора транскрипции ПО (TFIID), который представляет собой комплекс по крайней мере из 14 белков. Затем с TF1ID и участками ДНК, примыкающими к ТАТА-бок-су, связываются другие факторы транскрипции, [c.46]

Итак, область эукариотического промотора рассматривается как специфический ДНК-остов, на котором собираются белки транскрипции, узнающие свои сайты связывания и взаимодействующие как друг с другом, так и с РНК-полимеразой. Нельзя исключить, что факторы транскрипции являются ферментами и в процессе этих взаимодействий осуществляются ферментативные модификации как белковых факторов, так и ДНК. Появление нового фактора транскрипции в дифференцированных клетках можно рассматривать как способ включения гена на нужной стадии развития. [c.201]

Накопление Г в клетках бактерий характеризует их стрессовое состояние, вызванное ухудшением условий роста, и инициирует перестройку метаболизма бактерий, необходимую для адаптации клеток к дефициту аминокислот и др источников питания При зтом подавляется синтез рнбосомных и тРНК, транскрипция генов, кодирующих структуру рибосомных белков и белковых факторов трансляции, транспорт углеводов, синтез липидов и дыхание Одновременно усиливается транскрипция оперонов, ответственных за биосинтез аминокислот, и ускоряется распад клеточных белков [c.618]

Итак, регуляция транскрипции у эукариот -это очень сложный процесс. Структурный ген может иметь множество регуляторных элементов, которые активируются специфическими сигналами в клетках разного типа в разное время клеточного цикла. Однако некоторые структурные гены находятся под контролем уникального фактора транскрипции. Специфические белки могут взаимодействовать с определенными регуляторными элементами и блокировать транскрипцию или связываться со всем транскрипционным комплексом еще до инициации транскрипции или во время элонгации. [c.47]

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]

Пожалуй, наиболее изученный регуляторный белок эукариот — фактор транскрипции генов 5S РНК шпорцевой лягушки. Его структура и механизм действия рассмотрены в гл. X. [c.250]

Имеются некоторые основания думать, что для активации гена необходимо нарушение структуры хроматина. Фактор транскрипции гена 5S-PHK не активирует in vitro гены, если они находятся в комплексе с гистонами. Однако этот фактор может образовывать необходимый комплекс со свободной ДНК, после чего добавление гисто- [c.392]

Молекулярные механизмы, с помощью которых описанные элементы промотора регулируют транскрипцию, еще не выяснены, но несомненно, что активность промоторных элементов обусловлена связыванием с определенными белковыми факторами, обеспечивающими точную и эффективную транскрипцию генов РНК-полимеразой П. Выделены разные белки, взаимодействующие с разными участками промотора, содержащими ТАТА, ССААТ или G -мотивг. По-видимому, существует несколько белков, способных связываться с мотивом ССААТ , среди них — гетеродимер, состоящий из разных субъединиц. Белок, узнающий G -мотив , связывается с участком ДНК, включающим 18—20 п. н., в центре которого находится G -элемент. Эффективность промотора, по крайней мере частично, определяется эффективностью отдельного элемента ( мотива ) в составе промотора, числом этих элементов и их взаимным расположением. Эти элементы, вероятно, функционируют в зависимости от ближайшего нуклеотидного окружения. Замены близлежащих нуклеотидов могут сильно сказываться на эффективности действия элемента. Так, например, замены выделенных жирным шрифтом нуклеотидов в окружении G -мотива (GGGG GGGG ) могут снижать активность промотора, тогда как замена первого G на Т вполне допустима. Если область промотора содержит как G , так и СААТ-элементы, то разные белковые факторы транскрипции, взаимодействующие с ними, могут согласованно активировать транскрипцию. [c.199]

В ней выделяются районы А и Б. Волнистой чертой отмечена после довательность, необходимая для экспрессии разных генов, кодирующих белки, индуцируемые в условиях теплового шока. Гены, к которым присоединяют этот участок промотора, начинают также активно экспрессироваться при тепловом шоке. В промоторных районах А и Б гена теплового шока дрозофилы подчеркнуты повторяющиеся четырехнуклеотидные мотивы T G и GTT . Наличие района Б необходимо для полной экспрессии гена. Элементы А и Б, взаимодействующие с белковыми факторами транскрипции, имеют сходные функциональные свойства и обладают синергическим действием, активируя транскрипцию. Гены теплового шока дрозофилы, введенные в клетки млекопитающих, начинают активно экспрессироваться при повышении температуры. Это говорит о том, что не только сами гены теплового шока, но и регуляторные компоненты этой системы генов достаточно консервативны в эволюции. [c.200]

Принципы действия энхансеров, способных оказывать свое влияние на значительном расстоянии (более чем тысячи нуклеотидных пар) и вне зависимости от ориентации по отношению к старту транскрипции, не выяснены. Короткие нуклеотидные блоки могут служить центрами связывания специфических ядерных белков, выступающих как транс-действующие факторы. Сила энхансера, вероятно, может зависеть от числа таких блоков (модулей). Обсуждаются следующие два основных механизма действия энхансеров. Считается, что функциональные участки генома, содержащие один или несколько генов, образуют длинные петли, включающие десятки тысяч нуклеотидных пар ДНК. Высказано представление, что петли закреплены в матриксе клеточного ядра и могут быть сверхспира-лизованы. В состав матрикса входит топоизомераза И, по-видимому, определяюш,ая топологию петли ДНК (см. гл. ХП), В таком случае взаимодействие энхансера с бе.1ками может менять конформацию всей петли, включая и удаленный от энхансера участок ДНК, в результате чего в составе петли изменяется локальная структура хроматина и облегчается транскрипция гена (рис. 112,6). Более вероятно, что влияние энхансера, связанного с белком, определяется его непосредственным взаи.чодействием с РНК-полимеразой и другими факторами транскрипции в процессе инициации- Такое взаимодействие может осуществляться благодаря сгибанию молекулы ДНК, что создает возможность непосредственного контакта районов промотора и удаленного от него энхансера, связанных со специфическими белками (рис. И2, в). [c.204]

Транскрипция генов 5S РНК и тРНК осуществляется с участием выделенных и очищенных белков—факторов транскрипции-Особенно хорошо изучен специфический фактор транскрипции TF П1 А (англ. trans ription fa tor) 55-генов. Фактор представляет собой полипептид с Л1,=40 ООО, он связывается с внутренним контролирующим элементом 55-гена. Вслед за ним связываются два других белка и присоединяется РНК-полимераза. Одна из особенностей белка TF П1 А состоит в том, что он специфически связывается не только с ДНК, но и с 5S РНК. Поэтому при большой кон- [c.210]

Сверху показано расположение некоторых генов на молекуле фаговоп ДНК, а — промоторы, непосредственно узнаваемые клеточном РНК-полимеразой черные стрелки — транскрипция в отсутствие фагоспецифических антитермииирующих факторов пун1ггирные—транскрипция в присутствии белка N (с промоторов Pj и Rp) и Q (с промотора Pj )- Транскрипция генов [c.292]

Рис. 3.24. Инициация транскрипции структурного гена эукариот. Сначала фактор транскрипции ТИГО связывается с ТАТА-боксом, затем происходит присоединение других факторов транскрипции и РНК-полимеразы П и, наконец, вспомогательных факторов, запускающих транскрипцию. Стрелка — направление транскрипции.

Блокировать экспрессию гена-мишени можно не только с помощью антисмысловой терапии, но и введением в клетку олигонуклеотида, связывающегося с фактором транскрипции или трансляции, однако этот подход пока недостаточно изучен. Далее, поскольку нуклеиновые кислоты способны связываться с белками, можно синтезировать такой олигонуклеотид (так называемый аптамер), который будет присоединяться к определенному белку, в норме не связанному ни с какими нуклеиновыми кислотами, и блокировать его функцию. Так, антитромбиновый аптамер может стать недорогим средством профилактики тромбообразования при различных хирургических вмещательствах. [c.508]

Ацетилирование и деацетилирование гастонов. Это важный фактор регуляции генной активности. Оказалось, что фермент гистон-ацетилаза ассоциирована с фактором ТАФ (гл. 28). Ацетилирование проходит по терминальному остатку лизина в полипептидной цепи гистона. В результате ацетилирования положительный заряд белка уменьшается и сродство гистона к отрицательно заряженной ДНК снижается. Это может привести к разрушению нуклеосом и деблокированию транскриптона. Деацетилирование гистонов приводит к противоположному эффекту. Специфические ацетилаза и деацети-лаза ассоциированы с белками инициации транскрипции. [c.473]

РНК-полимераза кишечной палочки в настоящее время получена в высокоочищен-ном виде, многие ее структурные и функциональные особенности изучены. Холофер-мент с мол. массой 500 ООО в определенных условиях диссоциирует на несколько субъединиц. Две из них получили название а-цепей, каждая с мол. массой 39 ООО, одна — Р-цепи (мол. масса 155 ООО), одна — Р -цепи (мол. масса 165 ООО) и одна — о -фактора (мол. масса 95 ООО). Холофермент без а-фактора называется кор -ферментом. а-Фактор инициирует синтез РНК- Холофермент без а-фактора может катализировать синтез РНК на матрице ДНК тогда, когда используется гетерологичная ДНК. Добавление же а-фактора в систему с гомологичной ДНК восстанавливает синтез. С началом синтеза РНК а-фактор высвобождается с транскрипционного комплекса и может быть снова использован для активации кор -фермента. а-Фактор узнает гены, с которых должна транскрибироваться РНК. В отсутствие ст-фактора кор -фермент начинает транскрипцию РНК с произвольных генов ДНК, а при наличии его — со специфической стартовой точки. [c.80]

Рис. 11.11. Вспомогательный регуляторный фактор для гена 58-РНК связывается с некодирующей цепью и, следовательно, может оставаться гфикрепленным к ДНК в течение многочисленных циклов транскрипции.

Рис. 12.2. Транскрипция генов фага 8Р01 контролируется двумя последовательными заменами сигма-фактора, приводящими к изменению специфичности транскрипции.

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]

Смотреть страницы где упоминается термин Фактор транскрипции генов: [c.82] [c.179] [c.197] [c.203] [c.207] [c.212] [c.292] [c.353] [c.268] [c.179] [c.197] [c.200] [c.203] [c.207] [c.212] [c.489] [c.46] [c.47] [c.49] [c.504] [c.560] [c.430] [c.393]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология