Конститутивные гены

После того как методика трансформации растений была полностью отработана, исследователи стали пытаться вводить различные растительные и бактериальные гены в клетки самых разных растений. Трансформированные растения проверяли на способность к синтезу чужеродного белка, проводили физиологические исследования, чтобы определить, как присутствие этого белка сказывается на всем растении. Во многих ранних экспериментах использовали промоторы, контролирующие конститутивную экспрессию в ряде растительных клеток. Не так давно были выделены и охарактеризованы растительные промоторы, контролирующие экспрессию чужеродных белков в специфических клетках на определенных стадиях роста и развития растения. Например, вместо сильного конститутивного 358-промотора вируса мозаики цветной капусты, функционирующего во всех растительных тканях в течение всей жизни растения, ис- [c.382]

Большой интерес представляют также попытки повысить эффективность биологической фиксации азота. Например, с помощью различных генетических манипуляций можно вызвать дерепрессию генов нитро-геназы. В результате выражение этих генов становится конститутивным (гл. 15, разд. Б, 1), а это дает возможность получать бактерии, способные фиксировать азот в почве или в клубеньках значительно быстрее, чем это делают природные штаммы. Обычно гены нитрогеназы репрессируются при накоплении в клетках глутамина, о чем подробнее говорится в разд. Б, 2. Гены азотфиксации обнаружены только в прокариотах. Важным достижением в области сельского хозяйства явилось бы осуществление переноса этих генов (с сохранением их функциональной активности) в зеленые растения (гл. 15, разд. 3. 4). [c.88]

За синтез регуляторных белков ответственны гены-регуляторы, которые, вероятно, являются конститутивными. Они могут располагаться по соседству с соответствующим опероном, но это не обязательно. [c.481]

В настоящее время мы знаем, что клетка умеет синтезировать фермент р-галактозидазу как в диком штамме, так и в конститутивном штамме z i , но во втором случае утрачена способность к регулированию синтеза этого фермента, и он всегда производится с максимальной скоростью, независимо от потребностей клетки. Иначе говоря, мутант 1 — это штамм клеток с испорченным механизмом регулирования. Соответственно такие клетки растут хуже, чем клетки дикого типа, так как избыточный синтез одного фермента происходит за счет синтеза других необходимых белков. Локус i получил название гена регулятора. [c.483]

Другой случай, изученный Яновским и Ленноксом — ферменты, синтезирующие триптофан в Е. соИ. Вся серия ферментов, ведущих к триптофану, подавляется конечным продуктом триптофаном или его химическими аналогами, например 5-метил-тринтофаном. Однако существуют мутации гена-регулятора Вт -> Вт, при которых синтез всего ряда ферментов становится конститутивным. Ген-регулятор Вт находится далеко от группы цистронов, управляющих структурой ряда ферментов, ведунщх к триптофану. Гетерозиготы В т/В образующиеся в результате конъюгации, вели себя как В т, т. е. подавлялись триптофаном. Значит, в клетке под действием гена-регулятора Вт синтезируется репрессор, который действует не самостоятельно, а лишь вместе с триптофаном. Иными словами, триптофан выступает в роли корепрессора. По всей вероятности, необходима химическая реакция между эндогенным репрессором и внешним [c.494]

На основе этих данных можно предположить, что общий набор экспрессирующихся генов, насчитывающий у млекопитающих, вероятно, около 10 ООО генов, по-види-мому, обеспечивает осуществление функций, необходимых для клеток всех типов. Иногда гены, обеспечивающие осуществление такого рода функций, называют генами домашнего хозяйства (housekeeping) или конститутивными генами. Они являются противоположностью генов, обеспечивающих осуществление специализированных функций (например, выполняемых овальбумином или глобином), необходимых только для клеток с определенным фенотипом. Такие гены иногда называют генами роскоши . Конечно, если принять во внимание все разнообразие фенотипов клеток организма, наверняка обнаружится столько же генов роскоши , сколько и генов домашнего хозяйства . И все-таки общее число генов (по крайней мере относящихся к уникальной ДНК), по-видимому, превышает не более чем, скажем в 2-3 раза число генов домашнего хозяйства и находится в пределах от 20000 до 40000. [c.235]

КОНСТИТУТИВНЫЕ ГЕНЫ. Гены, экспрессия которых зависит только от взаимодействия РНК-полимеразы с промотором и не регулируется дополнительными факторами иногда так называют гены, слабо экспрессирующиеся во всех типах клеток. [c.522]

Аминокислотная последовательность Р.б. кодируется т.наз. регуляторными генами. Мутационная инактивация репрессора приводит к неконтролируемому синтезу мРНК, и, следовательно, определенного белка (в результате трансляции-синтеза белка на мРНК-матрице). Такие организмы наз. конститутивными мутантами. Утрата в результате мутации активатора приводит к стойкому сниженшо синтеза регулируемого белка. [c.218]

В пределах 100—200 п. н. перед стартом транскрипции многих генов находятся по крайней мере еще два коротких нуклеотидных мотива , усредненные варианты которых можно представить как GGG GG ( G -мотив ) и ССААТ. Предполагается, что СС-мотив , который может встречаться несколько раз по длине промоторной зоны, включающей 200—300 п. н., характерен для промоторных районов генов, работающих конститутивно и обеспечивающих общеклеточные функции. Действительно, такие повторы обнаруживаются перед генами, кодирующими белки, необходимые для жизнедеятельности самых разных клеток организма. Перед геном дигидрофолат-редуктазы мыши вкраплены четыре таких мотива, перед генами глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и фосфоглицераткиназы человека соответственно девять и два. Нельзя исключить, что G -мотивы принимают непосредственное участие и в индукции генной активности, поскольку они обнаружены и в промоторах ряда индуцируемых генов. [c.198]

При распаде лактозы действуют одновременно две системы во-первых, система разложения лактозы и, во-вторых, конститутивный путь распада глюкозы в последний и отводятся продукты распада лактозы. Нельзя ожидать, что обе системы будут заранее в точности согласованы друг с другом. Если распад лактозы будет 1дти с небольшой скоростью, то ничего страшного не произойдет небольшие количества продуктов распада лактозы глюкозный путь в состоянии переработать немедленно. Иное дело, если будет разложено больше лактозы, чем глюкозный путь в состоянии осилить. Вот тут-то и включается тонкая настройка галактоза — промежуточный продукт, образующийся на первом этапе разложения лактозы,— накапливается все в большем количестве и начинает действовать как корепрессор. Она оттесняет индуктор (лактозу) от апорепрессора и связывается с ним, образуя активный репрессор. В результате выключается ген-оператор, блокируется синтез ферментов и на некоторое время прекращается распад лактозы — до тех пор, пока не снизится в достаточной степени концентрация галактозы. Лишь после этого настройку можно считать завершенной (рис. 133). [c.284]

Эндоглюканазные гены можно использовать не только для получения из целлюлозных отходов полезных веществ, но и для других целей. Если ввести ген эндоглюканазы, находяшийся под контролем конститутивного промотора ак-тинового гена дрожжей, в винные дрожжи, можно усилить аромат получаемого вина. Это связано с повышением содержания в нем как минимум 12 летучих соединений, в том числе [c.300]

Оптимизация синтеза необходимого продукта -серьезная научная проблема. Если речь идет о белках, то для ее решения обычно используют клонированные гены, находящиеся под контролем сильных регулируемых промоторов. Вначале полагали, что для получения нужного количества продукта будет достаточно конститутивной экспрессии клонированного гена. Однако опыт показал, что при непрерывной транскрипции и трансляции клонированного гена истощаются все энергетические ресурсы клетки и ее рост замедляется. Чтобы приурочить экспрессию клонированного гена к определенной фазе роста, можно использовать механизм индукции. Для этого вначале выращивают клетки в оптимальных условиях до относительно высокой плотности, а затем индуцируют транскрипцию, либо изменяя температуру, либо добавляя в среду тот или иной химический индуктор в зависимости от природы промотора (например, изопропил-Р тиогалактопиранозид). [c.360]

С разработкой Т1-плазмидной системы трансформации растений у исследователей появилась возможность введения в них чужеродных генов с целью синтеза различных ценных белковых продуктов. Вначале большинство генов, вводимых в растительные ютетки, находились под транскрипционным контролем сильного конститутивного 358-промотора вируса мозаики цветной капусты или немного менее сильного конститутивного промотора гена нопалинсинтазы, содержащегося в некоторьгх Т-ДНК. Однако для получения растений с новыми полезными признаками часто бывает необходимо, чтобы специфические белки синтезировались только в определенной тка- [c.403]

Регуляция синтеза ферментов на этапе транскрипции основана на том, что считывание бактериальных генов происходит избирательно и скорость образования копий соответствующих иРНК (а отсюда и дальнейшая их трансляция в белки) находится под сложным контрольным механизмом. Скорость синтеза ферментов, определяемая этой стадией, может меняться в разной степени. По данному признаку все ферменты делятся на два класса. Ферменты, синтез которых в растущей клетке происходит с постоянной скоростью в результате постоянного транскрибирования соответствующих генов и, следовательно, они присутствуют в клетке в более или менее постоянной концентрации, называются конститутивными. К ним относятся, например, гли-колитические ферменты. Метаболические пути, функционирующие с участием конститутивных ферментов, контролируются посредством других регуляторных воздействий, например аллостериче-ского ингибирования. [c.118]

Некоторые ферменты вырабатываются в клетке даже в отсутствие субстрата-индуктора. Это конститутивные ферменты по Карстрёму. Они обнаруживаются в клетках, в которых ген-регулятор находится в неактивном состоянии (белок-репрессор не образуется). В качестве примера можно указать на эндоплазмокоагулазу у ряда грибов. [c.100]

Мутации оператора. Первоначально оператор определяли как локус, мутации в котором (0 ) приводят к конститутивному синтезу всех ферментов даннодю оперона. Мутации 0 фенотипически эквивалентны мутациям i в том смысле, что в отсутствие внешнего индуктора они обусловливают некоторое повышение уровня всех ферментов оперона. Их можно, однако, отличить от мутаций i по следующим четырем признакам 1) мутации 0 локализуются на одном из концов оперона, тогда как мутации i локализуются вне оперона 2) диплоиды 0 /0 конститутивны, тогда как диплоиды индуцибельны 3) мутация 0 затрагивает только гены одной и той же хромосомы (г ис-конфигурация) диплоид конститу- [c.538]

Пусть имеется две цепи ферментов одна — конститутивная, разлагающая глюкозу, а другая — предназначена для разложения лактозы. Было установлено, что при разложении глюкозы получается некоторое вещество (корепрессор), которое, соединяясь с продуктом, возникающим на тене-регуляторе (апорепрес-сор), дает активное соединение (голорепрессор), прекращающее синтез ферментов линии лактозы . Пока идет окисление глюкозы, не требуется строить ферменты для разложения другого углевода и лактоза не используется. Но если почему-либо окисление глюкозы задерживается (например, в питательной среде понизилось содержание глюкозы), то апорепрессор остается свободным и тогда с ним соединяется сама лактоза. Б результате тот инструмент (ген-оператор), с помощью которого клетка выключала всю линию производства ферментов, нужных для разложения лактозы, выводится из строя — блокируется и эти ферменты начинают образовываться, т. е. клетка начинает разлагать и использовать лактозу (цветн. табл. П). [c.146]

Пр имер 1. У одного штамма Е. соИ фермент глутаматдекар-боксилаза является индуцибельным при 37°С, но частично конститутивным при 30 °С. Это означает, что при более высокой температуре возникает необходимость в индукции фермента путем активации гена, тогда как при более низкой температуре ген, кодирующий этот фермент, все время остается, по крайней мере частично, включенным . [c.227]

НИМ опероном (рис. 123). Имеется здесь и ген-регулятор, вырабатывающий апорепрессор. Параллель с биосинтезом аргинина можно продолжить если налицо имеется коренрессор, то он связывается с апорепрессором с образованием активного голоренрессора, который и здесь выключает ген-оператор, препятствуя передаче генетической информации, заключенной в структурных генах оперона. Отличие состоит в том, что корепрессор образуется при распаде глюкозы. Если в среде достаточно глюкозы, то в большом количестве образуются также корепрессор и активный репрессор, и, следовательно, синтез ферментов, расщепляющих лактозу, будет подавлен (рис. 129). Это очень рационально. В самом деле, зачем клетке в поте лица синтезировать ферменты для усвоения лактозы, если в ее распоряжении в избытке имеется глюкоза, которую она может реализовать с помощью своих конститутивных ферментов — они-то ведь всегда под рукой. [c.282]

Конечно, совсем по-иному должно обстоять дело с конститутивными ферментами, разлагающими глюкозу. Эта ферментная система работает очень интенсивно, и концентрация ферментов должна здесь постоянно поддерживаться на очень высоком уровне. Тем не менее она не бывает слишком высокой. Возможности регуляции здесь следующие. Во-первых, индуктор и корепрессор могут быть родственны друг другу, т. е. либо индуктор возникает из корепрессора (или наоборот), либо индуктор и корепрессор образуются одновременно, на одной предшествующей стадии. Во-вторых, между индуктором и корепрессором может устанавливаться постоянное количественное соотношение (нечто подобное известно в органической химии), которое как раз таково, чтобы отдача информации опероном все время держалась на постоянном (высоком) уровне. Однако все это, собственно говоря, домыслы, лишенные экспериментального подтверждения. Возможно, в действительности все выглядит совершенно иначе. Но одно кажется совершенно ясным наше разделение ферментов на регулируемые и нерегулируемые (конститутивные) не вполне правильно. Лучше было бы говорить о ферментах, концентрация которых стабильно поддерживается на каком-то постоянном, весьма низком (нанример, ферменты биосинтеза коферментов) или высоком уровне (например, ферменты разложения глюкозы), и о ферментах, концентрация которых может сильно варьировать, т. е. быть очень высокой или нулевой в зависимости от требований (синтез аминокислот — регуляция посредством репрессии распад лактозы — регуляция посредством индукции). Поскольку нам важно, чтобы читатель хорошо усвоил принцип регуляции, попробуем кратко резюмировать все то, что мы рассказали. Итак, регуляция осуществляется посредством репрессоров, имеющих двойную (аллостерия) специфичность во-нервых, в отношении генов-операторов, находящихся в геноме, и, во-вторых, в отношении определенных малых молекул (корепрес-соров или индукторов), находящихся в цитоплазме. К. Брэш в своей книге Классическая и молекулярная генетика так хорошо описал все эти механизмы, что лучше всего привести здесь его собственные слова [c.287]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология