Регуляторные кластеры

Регуляторный кластер, содержащий две регуляторные цепи [c.262]

Рис. 1. Три структуры, обведенные жирными линиями, представляют собой три полипептидные цепи одного из каталитических кластеров. Второй каталитический кластер, также содержащий три цепи, находится позади первого. Регуляторные кластеры выделены красным цветом.

Регуляторные гены ответственны за контроль выражения кластеров структурных генов, осуществляя его обычно путем синтеза белков, контролирующих транскрипцию. Регуляторные белки выполняют эту функцию, связываясь с определенными сайтами в ДНК. [c.178]

На первый взгляд схема комбинационной регуляции активности генов, представленная на рис. 10-7. дает основание для вывода о постепенно накапливающихся различиях межд> клетками последующих поколений. Например, можно предположить, что добавление регуляторного белка 2 к клеткам С и Е приведет к появлению в этих клетках одного и того же набора дополнительных белков (тех, которые кодируются генами, активируемыми белком-регулятором 2). Подобная точка зрения неверна по очень простой причине. Комбинационная регуляция гена гораздо сложнее этой схемы потому, что различные регуляторные белки взаимодействуют друг с другом. Даже у бактерий для включения одного-единственного гена иногда бывает необходимо взаимодействие двух различных регуляторных белков (см. разд. 10.2.2). У высших эукариот транскрипция какого-либо гена обычно требует совместного действия целого кластера активаторных белков (см. разд. 10.2.9). Например, белок 2 при взаимодействии с активаторным белком 1 может включать в клетке Е иной набор генов, нежели тот, который он включает в клетке С. По-видимому, именно поэтому единственный белок-рецептор стероидного гормона (пример белка-регулятора) в различных типах клеток млекопитающих определяет синтез разных наборов белка (см. разд. 12.2.2). В целом, специфические изменения в экспрессии гена, возникающие в результате синтеза регуляторного белка, зависят от предыстории клеток, так как именно эти предьщущие события и определяют, какие белки-регуляторы уже имеются в клетке (рис. 10-8). [c.181]

Жидкокристаллическая структура мембраны позволяет индивидуальным фосфолипидам свободно двигаться в слое и выстраиваться в форму, комплементарно соответствующую распределению зарядов регуляторного пептида. Рабочая гипотеза заключается в том, что в некоторых случаях регуляторному пептиду нет необходимости проникать в клетку, так как ему достаточно перестроить и фиксировать комплементарный по зарядам фосфолипидный кластер на поверхности двойного слоя мембраны. А поскольку фосфолипидный состав клеточных мембран разных тканей существенно различается (см. табл. 10), то и структура регуляторного пептида должна быть тканеспецифичной. [c.130]

Роль амплификации последовательностей ДНК в эволюции генома. Сходные последовательности в пределах одного генома в принципе могут возникать как независимо, так и при копировании исходной уникальной последовательности ДНК-после-довательности- родоначальника . Вероятность того, что две сходные последовательности возникли независимо, тем меньше, чем больше их сходство и длина. Нет сомнений, что именно увеличение числа предковых последовательностей привело к появлению семейств сходных последовательностей, которые составляют значительную часть современных геномов. Увеличение числа копий сегментов ДНК в ходе эволюции или в процессе эксперимента называется амплификацией. За амплификацию последовательностей в составе кластеров или последовательностей, рассеянных по новым геномным локусам, отвечают разные механизмы (гл. 10). Если основная последовательность удовлетворяет физиологические потребности организма, то образование дополнительных ее копий в геноме не приводит к особым преимуществам- подразумевается, что все эти копии, кроме одной, не содержат мутаций, включая нуклеотидные замены, делеции и вставки. Одна измененная копия может быть нефункциональной или выполнять какие-то новые функции либо служить регуляторным элементом. Если такие измененные последовательности окажутся полезными, то они сохранятся под давлением отбора. В противном случае эти последовательности следует отнести к псевдогенам. Таким образом, амплификация ДНК создает основу для эволюции. [c.159]

Для определения трехмерной структуры белка обычно необходим дифракционный рент те и о структур ный анализ больших кристаллов, получение которых часто представляет собой нелепою задачу. Один из первых регуляторных белков, изученных таким методом - сго-белок бактериофага лямбда. Это небольшой белок (66 аминокислотных остатков), который не имеет цинковых пальцев , однако, связывается с кластером специфических последовательностей ДНК, каждая из которых содержит [c.104]

Этот аллостерический регулятдрный фермент (рис. 1) имеет два каталитических кластера, в каждом из которых находится по три свернутые в третичную структуру полипептидные цепи и три регуляторных кластера (показаны красным цветом), содержащие по две полипептидные цепи. Один каталитический кластер с тремя полипептидными цепями в свернутой конформации обведен более жирной линией. За ним виден другой каталитический кластер. Структуру этого фермента установили по данным рентгеноструктурного анализа Уильям Лип-ском и его сотрудники в Гарвардском университете . Вопросы, связанные с ролью этого фермента в синтезе нуклеотидов и с его регуляцией, будут рассмотрены в гл. 22. [c.262]

На природу этой регуляторной функции указывает другое свойство таких мутаций. Все они блокируют образование мРНК цитохрома Ь, вызывая накопление РНК-предщественников. Размеры таких предшественников составляют 7500 оснований для мутантов по ЬохЗ, 7100 оснований для мутантов по box 10, 3500 оснований для мутантов по box 7. Это указывает на то, что каждый кластер мутаций может блокировать определенную стадию созревания РНК путем инактивации растворимого продукта, вероятно необходимого для удаления определенного интрона. (При этом блокирование не может быть вызвано просто мутациями на границе экзон-интрон, поскольку такие мутации относились бы к цис-тшпу, подобно box 2 и box 9, а не к транс-типу.) [c.259]

Некоторые общие особенности регуляции экспрессии эукариотических генов, рассмотренные в предшествующих разделах, распространяются и на процессы регуляции гемоглобиновых генов, которые зависят от стадии развития организма. С этой точки зрения наиболее подробно изучались кластеры куриных глобиновых генов, что связано в первую очередь с доступностью соответствующих гемоглобин-проду-цирующих клеток на любой стадии развития. Установлено, что каждый из кластеров располагается в хроматиновом домене, который у гемо-глобин-продуцирующих клеток более чувствителен к действию ДНКазы I, чем у клеток других тканей. Более того, в хроматине гемоглобин-про-дуцирующих клеток обнаружены участки, гиперчувствительные к ДНКазе I, расположенные перед сайтами инициации транскрипции активно транскрибируемых глобиновых генов. В хроматине клеток тканей иного типа аналогичные участки не обнаруживаются. В гемоглобин-продуцирующих клетках взрослой особи инактивация эмбриональных глобиновых генов коррелирует с исчезновением гиперчувствительных участков, предшествующих сайтам инициации транскрипции этих генов. Наблюдается также пониженный уровень метилирования сайтов СО внутри и вблизи активно транскрибируемых последовательностей. Инактивация эмбриональных генов, напротив, сопровождается повышением уровня метилирования соответствующих сайтов. Таким образом, имеются характерные различия в структуре хроматиновых доменов, содержащих кластеры а- и Р-подобных глобиновых генов, в клетках эмбриона и взрослого организма. Поскольку на различных стадиях развития продукция гемоглобина обеспечивается клетками определенного типа, можно полагать, что связанная с развитием регуляция глобиновых генов сопровождается поэтапным установлением в этих клетках альтернативных вариантов структуры соответствующих областей хроматина. Безусловно, многое еще предстоит узнать о природе регуляторных молекул, ответственных за установление различных вариантов хроматиновой структуры, а также о том, на какие последовательности ДНК действуют эти регуляторные молекулы. [c.232]

Рис 9-25, Расположение сайтов, сверхчувствительных к нуклеазе (цветные стрелки), в регуляторних областях активных генов Хотя такие участки хроматина обычно расположены на 5 -конце гена, как показано на этом рисунке на примере кластера генов, кодирующих гистоны [c.114]

За укладку нуклеосомной нити в составе хроматиновой фибриллы отвечает гистон Н1. Центральная часть его молекулы представляет собой глобулу, которая взаимодействует со специфическим участком нуклеосомы. М- и С-концевые фрагменты белка имеют вытянутые формы. Один из них (М-) ассоциирован с предшествующей линкерной ДНК в области ее контакта с нуклеосомной частицей, а другой - с гистоновым кором последующей нуклеосомы. Кроме того, замечено, что свободная молекула Н1 легче взаимодействует с ДНК в непосредственной близости от другой, уже присоединившейся молекулы гистона, чем отдельно от нее [407]. Этим обусловлена склонность белков Н1 связываться с ДНК группами по восемь и более молекул. Предполагается, что взаимодействие такого типа, названное кооперативным связыванием, лежит в основе активации генов. Вызванная им конденсация молекул гистона Н1 превращает некоторые хроматиновые участки в своеобразные микрокристаллы, "плавление" которых под действием внешнего регуляторного сигнала ведет к разрушению гистонового кластера и локальной перестройке хроматина [401, 408]. [c.110]

У человека генные кластеры пока не выявлены. Как уже упоминалось выше, у бактерий функционально родственные гены часто тесно сцеплены они находятся под общим контролем внутри оперона. Логично предположить, что такие опероны есть и у человека. Однако имеющиеся в настоящее время данные не дают оснований для такого вывода. Известно, например, что у бактерий гены галактозо-1-фосфат-уридил-трансферазы и галактокиназы относятся к одному оперону. У человека эти гены расположены в хромосомах 3 и 17 соответственно. Аналогично ген ОбРВ человека локализуется в Х-хромосоме, а ген б-РОВ, контролирующий следующий этап биохимического пути,-в хромосоме 1. Попытки найти у человека мутации регуляторных генов, так часто встречающиеся у бактерий, тоже до сих пор не увенчались успехом. [c.208]

Как уже упоминалось, пять генов, входящих в кластер, неродственны между собой. Тем не менее они экспрессируются в генеративной ткани самцов дрозофилы на определенной стадии сперматогенеза, что предполагает существование общих для всех генов регуляторных элементов (энхансера и ршсуляторов). Можно думать, что исходно в данном районе существовали один-два гена, промоторы которых активировались семенник-специфичным энхансером, а влияние на эти гены окружающих последовательностей, либо влияние энхансера на соседние гены, ограничивалось расположенными вокруг инсуляторами. В ходе эволюции генома (рис. 15) в результате случайных транспозиций дуплицированных копий клеточных генов в участок хромосомы, в котором находился семенник-специфичный энхансер, новые реплики приобрели способность к экспрессии в семенниках. Возможно, именно так возник описываемый кластер семенник-специфичных генов. [c.45]

Первая тандемная дупликация Р-глобинового гена скорее всего произошла 200 млн. лет назад, до появления современных млекопитающих. Затем дивергировали регуляторные элементы, так что один из р-генов стал экспрессироваться на ранних стадиях развития, а другой-на поздних. Последующие тандемные дупликации происходили по-разному у разных видов млекопитающих и привели к той сложной организации генов и псевдогенов, которую мы наблюдаем сегодня. У предков современных приматов оба Р-глобиновых гена дуплицировались еще раз, хотя и не одновременно. В результате всех этих событий образовался кластер из четырех р-гло-биноподобных генов, характерный для всех приматов у человека е- и у-гены экспрессируются на ранних стадиях развития, а 5- и Р-гены- позже. Гены 7- и у-глобинов, характерные для обезьян Старого Света, возникли в результате дупликации у-генов, происшедшей примерно 20-40 млн. лет назад. Аналогичные события привели к образованию кластера а-глобиновых генов. [c.177]

На рис. 9.37 представлены примеры распределения повторов. Повторы могут быть короткими (сотни пар нуклеотидов) или длинными (тысячи пар нуклеотидов), встречаться часто или редко (рис. а и () соответственно). По данным молекулярного клонирования, реально в геномах наблюдается смешанная картина два распределения налагаются друг на друга (в). Различные повторяюшиеся элементы могут также образовывать кластер или даже находиться один внутри другого (г, <)). Члены семейства рассеянных повторов могут находиться в интронах, между генами, в составе сателлитной ДНК и даже в кодирующих и регуляторных участках генов, вызывая там мутации. [c.199]

Семейства повторяющихся последовательностей как регуляторы экспрессии генов. Напомним, что в отличие от прокариот, у которых родственные гены, имеющие отношение к определенным метаболическим реакциям, обычно сцеплены и регулируются с помощью одного оперона (разд. 3.11), родственные эукариотические гены обычно диспергированы. Например, гены а- и Р-глобинов расположены на разных хромосомах, но должны экспрессироваться согласованно. Другими словами, весь набор диспергированных генов в конкретной ткани или на определенной стадии развития организма должен экспрессироваться одновременно. Такая координация возможна, если у всех членов генного кластера имеется общий регуляторный элемент. В таком случае включать или выключать весь набор генов может одна эффекторная молекула, взаимодействующая с одинаковыми диспергированными регуляторными элементами. Контроль за экспрессией генов может осуществляться на уровне ДНК путем регуляции транскрипции или же на уровне РНК. Например, в гетерогенной ядерной РНК, по-видимому, сохраняется картина распределения повторов, характерная для геномной ДНК, и тогда координация регуляции может осуществляться с помощью контроля созревания первичных транскриптов с образованием мРНК. В то же время копии повторяющихся последовательностей могут содержаться и в зрелых мРНК, и тогда регуляция генной экспрессии будет происходить на уровне трансляции. [c.205]

В кластерах имеются множественные кодирующие участки, ассоциированные с формированием специфических сегментов. Некоторые из этих участков, по-видимому, контролируют функционирование всех генов кластера в качестве примера можно привести участок иЬх кластера ЬШюгах. Функционирование тех или иных гомеозисных генов в специфических сегментах регулируется-по крайней мере частично-на уровне их тканеспецифичной транскрипции. Так, в клетках сегмента, модифицированного в результате мутации определенного гомеозис-ного гена, транскрипты этого гена образуются с больщим избытком. Продукты гомеозисных генов это ДНК-связывающие белки, специфичные для регуляторных элементов других генов. Все эти эксперименты показывают, что морфогенез, как и биохимическая специфичность, регулируется с помощью дифференциальной генной экспрессии. [c.367]

Существует несколько объяснений устойчиво наследуемой картины экспрессии генов. Одно из них основано на том, что с определенным участком хроматина кооперативно связывается множество копий регуляторного белка. Если этот белковый кластер остается соединенным с ДНК во время репликации, то часть его получает в наследство каждая из дочерних молекул ДНЗС. Поскольку связывание данного белка с ДНК носит кооперативный характер, унаследованная часть белкового кластера будет инициировать присоединение дополнительных белковых субьединиц, что в результате обеспечит реконструкцию всего кластера. Таким образом, данный функциональный статус гена наследуется прямо и непосредственно с помощью прочно связанных с ДНК хромосомных белков (рис. 10-35). В принципе подобные непосредственно наследуемые белковые кластеры могут поддерживать индивидуальные гены в постоянно включенном или постоянно выключенном состоянии. [c.207]

Гены, кодирующие несколько родственных функций, не всегда образуют единый оперон. Так, гены, кодирующие 30S- и 5 0S-рибосом ные белки, организованы во множественные опероны, в чей состав иногда входят гены, кодирующие другие белки, которые участвуют в транскрипции и/или трансляции (рис. 3.67). Гены, продукты которых необходимы для синтеза аргинина, также разбросаны по нескольким генетическим локусам, и только один кластер генов arg ЕСВН) представлен типичным опероном. Как правило, отдельные опероны, кодирующие родственные функции, имеют одинаковые или сходные регуляторные последовательности и поэтому реагируют на определенный регуляторный сигнал сходным образом. [c.174]

Смотреть страницы где упоминается термин Регуляторные кластеры: [c.262] [c.163] [c.233] [c.104] [c.207] [c.111] [c.118] [c.111] [c.23] [c.177] [c.179] [c.18] [c.44] [c.44] [c.46] [c.48] [c.299] [c.26] [c.98] [c.100] [c.194] [c.207] [c.173]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология