Галактоза оперон

Было также показано, что очищенный -а/-репрессор останавливает транскрипцию а/-оперона, но этот эффект снимается в присутствии Ь-галактозы [3357]. [c.65]

Всего лишь 40 лет назад мысль о том, что ген можно включать или выключать, казалась абсурдной. Гипотеза, сыгравшая такую важную роль в понимании работы клеток, была выдвинута на основании изучения Е. соИ, растушей на смеси глюкозы и лактозы (дисахарид). Если бактерии предоставляли выбор источника углерода, она сначала использовала всю глюкозу и лишь затем начинала метаболизировать лактозу. Переключение на лактозу сопровождалось остановкой роста, в течение которой синтезировался фермент Р-галактозидаза, гидролизирующий лактозу до глюкозы и галактозы. Выделение и характеристика мутантных бактерий, обладающих определенными дефектами в регуляции такого переключения, дало толчок биохимическим исследованиям, которые в 1966 г. привели к идентификации и вьщелению белка-репрессора лактозного оперона. [c.183]

Важную роль в контролировании оперона играет регуляторный ген, детерминирующий синтез репрессорного белка. В случае /ас-оперона данный ген (известный под названием -гена) локализован непосредственно перед /а -опероном (рис. 15-3). Однако регуляторный ген некоторых других оперонов располагается на значительном расстоянии от них. Так, gaZ-onepoH Е. соИ [41] (детерминирующий синтез ферментов, участвующих в метаболизме галактозы) расположен на карте в положении, соответствующем 17 мин, а его регуляторный ген — в положении, соответствующем 61 мин. [c.202]

На участке ДНК, соответствующем оперону, находятся три структурных гена (z, у и а). Эти гены кодируют р-галактозидазу, гидролизующую лактозу до глюкозы и галактозы, галактозидпермеазу, переносящую лактозу через клеточную мембрану, а также галактозидтрансацетилазу, переносящую ацетильный остаток с ацетил-КоА на галактозу. Кроме структурньгх генов, оперон содержит регуляторные последовательности ген-оператор, примыкающий к З -по-следовательности структурного гена, и ген-регулятор, кодирующий белок-реп-рессор. К гену-оператору примыкает промотор — начальный сайт инициации транскрипции. Белок-репрессор, взаимодействуя с геном-оператором, частично блокирует область промотора. Это препятствует присоединению РНК-поли- [c.471]

Известен и хорошо изучен ген, контролирующий синтез -галак-тозиднермеазы, локализованной в 1ас-опероне хромосомы Е. соИ. При индукции -галактозидпермеазы одновременно происходит синтез -галактозидазы, расщепляющей лактозу на глюкозу и галактозу. Молекулярный механизм этого явления изложен в теме 15. [c.66]

Различают индуцибельные и репрессибельные опероны. Опероны, управляющие катаболизмом лактозы, галактозы и арабинозы, являются индуцибельными, т. е. максимальная частота их транскрипции достигается только тогда, когда в питательной среде присутствует внешний эффектор-лактоза, галактоза или арабиноза. Внешние эффекторы называют также внешними индукторами. Синтез ферментов индуцибельных оперонов включается посредством индукции. Наоборот, опероны, управляющие синтезом аргинина, гистидина или триптофана, являются ре-ирессибельными, т.е. максимальная частота транскрипции достигается только при отсутствии в клетке соответствующих низкомолекулярных эффекторов-аргинина, гистидина и триптофана (или в том случае, если их концентрация ниже критического порогового уровня). [c.482]

Катаболитная репрессия ia -onepona. Если в питательной среде для Es heri hia oli содержатся лактоза и глюкоза, синтез ферментов /ас-оперона подавляется (см. рис. 16.6 и 16.7). Такое действие глюкозы обусловлено тем, что в ее присутствии внутриклеточная концентрация сАМР остается низкой. Глюкоза (так же как фруктоза и глюкозо-6-фое-фат) репрессирует и другие индуцибельные пути катаболизма (расщепление арабинозы, галактозы, сорбитола, глицерола и др.). [c.483]

Мутанты, конститутивно образующие катаболические ферменты. Накопительные культуры такого рода мутантов можно получить путем частой смены субстратов. Если клетки конститутивно образуют ферменты, необходимые для использования субстрата А, то после переноса клеточной популяции с субстрата В на субстрат А они точас начинают расти с максимальной скоростью клеткам же индуцибельного дикого типа для достижения максимальной скорости роста необходима определенная лаг-фаза (чтобы синтезировать ферменты для роста на субстрате А). После ряда генераций клетки снова переносят на среду с субстратом В и дают им расти до тех пор, пока ферменты, участвующие в использовании субстрата А, не будут достаточно сильно разбавлены . После многократного повторения такой процедуры конститутивные мутанты сильно обгоняют в росте клетки дикого типа с индуцибельными ферментами. Таким путем были выделены, например, мутанты Е. соН, конститутивно образующие ферменты, необходимые для использования Лактозы. В других методах отбора пользуются таким приемом, как подавление индукции при помощи структурных аналогов субстрата. Метилтио алактозид может, например, подавить у Es heri hia oli индукцию й(а/ Оперона, вызываемую галактозой. [c.498]

Изучение адаптивного образования ферментов Е. соИ, отвечающих за усвоение других углеводов, показало, что выражение генов, определяющих эти ферменты, также можно объяснить на основании концепции оперона. Так, например, индуцирующее действие галактозы на три тесно сцепленных гена, кодирующих три фермента, необходимых для превращения галактозы в глюкозу, по-видимому, заключается в нейтрализации соответствующего репрессора. Существуют также индуцибельные оперо-ны генов, ответственных за усвоение сахаров арабинозы, мальтозы и рам [c.485]

Природный индуктор оперона был получен при выделении репрессора из индуцированных клеток. Белок оказался связанным с аллолактозой. Основная реакция Р-га-лактозидазы в присутствии лактозы-это процесс разложения лактозы на глюкозу и галактозу. В результате побочной реакции осуществляется перенос галактозы к определенным акцепторным молекулам с образованием (преимущественно) аллолактозы и галактобиозы. Поскольку акцептором, который используется для образования аллолактозы, является на самом деле глюкоза, реакция завершается молекулярным перераспределением. [c.188]

Три фермента, кодируемые галактозным опероном, ответственны за превращение галактозы в галактозо-1-фосфат. Гены да1КТЕ транскрибируются с одной из двух стартовых точек в полицистронную мРНК, которая последовательно транслируется с образованием трех ферментов. Процесс транскрипции подвержен классической отрицательной регуляции репрессор, кодируемый несцепленным геном даШ, инактивируется при добавлении галактозы. Для транскрипции необходимо присутствие активированного БАК-белка. [c.200]

Когда в растунтую культуру клеток Е. со//добавляют лактозу или некоторые ее аналоги, экспрессия активностей 3-галактозидазы, галактоз и днермеазы и галактозидацетилазы возрастает в 10—100 раз. Индукция лактозного оперона по вышеприведенной классификации ответов относится к типу А (рис. 41.1). После удаления индуктора (сигнала) интенсивность наработки всех трех ферментов падает. Поскольку сами ферменты в клетках Е. соН не подвергаются существенной деградации, уровень активности (З-галактозидазы и двух других ферментов остается на прежнем уровне и падает лишь в связи с разбавлением в результате клеточного деления. [c.111]

Первые исследования механизма генетического контроля были посвящены синтезу -галактозидазы, осуществляющей гидролиз дисахарида лактозы до моносахаридов глюкозы и галактозы в клетке Е. соИ. Опыты привели к открытию белка-репрессора лактозного оперона, включающего транскрипцию структурных генов (в данном случае, гена -галактозидазы, а также пермеазы и галактозид-транс-ацетилазы). Это достигается путем связывания репрессора с операторным участком ДНК длиной в 21 нуклеотид, перекрывающимся с последовательностью промотора. В результате блокируется доступ РНК-полимеразы к ее участку связывания и транскрипция цистронов делается невозможной. Для индукции и репрессии синтеза белка, т.е. изменения скорости процесса в противоположных направлениях, необходимо наличие в модели регуляторного механизма еще одного элемента индуктора, который должен, с одной стороны, контролировать действия белка-репрессора лактозного оперона, а с другой -быть связанным прямо или косвенно с функцией синтезируемого фермента. Такой индуктор действительно был обнаружен, и им оказался субстрат -галактозидазы лактоза, точнее, аллолактоза, близкая по строению и образующаяся в присутствии лактозы. [c.118]

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]

В литературе имеются сообщения о трансформации и трансдукции у эукариот. Такие примеры есть как для растений [2315], так и для культивируемых клеток животных. В некоторых случаях удавалось достигнуть экспрессии генов прокариот в клетках эукариот. ДНК прокариот в большинстве случаев принадлежала вирусам, но иногда была бактериального происхождения. Наиболее известный пример-перенос и экспрессия Gal-оперона Е. соИ в фибробласты человека, осуществленный в 1971 г. [2341]. У человека галактоза мета-болизируется так же, как у Е. соИ, и известны мутации, связанные с недостаточностью каждого из трех участвующих в метаболизме ферментов. Самой распространенной является галактоземия (23040), обусловленная дефектом P-gal-уридил-трансферазы. Инкубация таких клеток in vitro с лямбда-фагами, несущими Gal-one- [c.167]

Если клетки Е. соИ посеять на среду, содержащую глюкозу как источник углерода, бактерии сразу же начинают его усваивать и активно делиться. Если же поместить их на среду с й-галакто-зидом — лактозой, то после некоторого периода адаптации к этому сахару бактерии начнут его усваивать и делиться. За этот период происходит индукция сразу трех ферментов -галактозида-зы, которая расщепляет лактозу на галактозу и глюкозу, галакто-зидпермеазы, транспортирующей галактозиды в клетку, и транс-ацетилазы, не участвующей в метаболизме лактозы. Изучение генетического контроля усвоения лактозы позволило Ф. Жакобу и Ж. Moho (1961) сформулировать теорию оперона — основной [c.415]

В индуцибельных оперонах (регулонах, последний термин применяется к любому сочетанию генов, управляемых общим геном-регулятором) возможны и другие типы положительной регуляции, независимой от сАМР. Например, в арабинозном опероне Es heri hia соН арабиноза (индуктор) не просто инактивирует репрессор, но превращает его в положительный регулятор. Аналогичное явление обнаружено в случае оперонов галактозы и рамнозы. [c.76]

Гены лактозного (/ас) и галактозного gal) оперонов кодируют ферменты, отвечающие за метаболизм сахаров лактозы и галактозы. Каждая группа генов инактивируется собственным репрессором. В присутствии лактозы в среде /ас-ре-прессор удаляется с ДНК, подобно зюму добавление в среду галактозы инактивирует а/-репрессор. [c.82]

Метод трансфекции, зависимой от катионов кальция, имеет несколько меньшую эффективность (до 10 БОЕ на молекулу ДНК фага А), чем метод с использованием сферопластов, однако он гораздо проще и дает хорошо воспроизводимые реззшьтаты. Необходимо отметить, НТО СаСЬ-зависимая трансфекция успешно осуществляется лишь на ограниченном числе изученных штаммов Е. соН, а на ее эффективность существенно влияет генотип клетки. Например, у Е. соН К12 делеция галактозного оперона приводит к удалению галактозы из липополисахаридной оболочки и значительно усиливает способность штаммов к трансфекции ДНК фага А мутация endA вызыкасг исчезновение пери-плазматической эндонуклеазы I, что сущест- [c.83]

Изучение генетического контроля утилизации лактозы в клетках Е. соИ привело исследователей к выводу о существовании белка-репрессора, который в отсутствие лактозы в среде выключает синтез 3-галактоз ид азы. Выделение, очистка этого белка и использование его в опытах in vitro позволили расшифровать механизм такой регуляции. Оказалось, что репрессор ингибирует транскрипцию 1ас-оперона, связываясь с так называемым оператором - последовательностью ДНК длиной 21 нуклеотид, которая перекрывается с расположенным по соседству участком связывания РНК-полимеразы (промотором). До тех пор, пока репрессор [c.184]

Комплею САР-сАМР является положительным сигналом при регуляции экспрессии и других оперонов, в частности тех, которые кодируют ферменты расщепления углеводов. Например, для экспрессии св-а- и /-оперонов должны произойти дерепрессия с помощью индукторов-арабинозы и галактозы соответственно-и связывание комплекса САР-сАМР с областью промотора. Так, у бактерий, растущих на глюкозе, уровень внутриклеточного с АМР и соответственно комплекса САР-сАМР очень низок. Поэтому, если даже в среде присутствует абиноза или галактоза, в клетках не образуются ферменты, необходимые для утилизации этих сахаров. При уменьщении количества глюкозы уровни сАМР и САР-сАМР увеличиваются и опероны в присутствии необходимых индукторов начинают экспрессироваться. Подобная комбинация позитивной и негативной систем регуляции очень важна, поскольку это предотвращает образование ферментов, потребность в которых в данный момент отсутствует. Сигнальная система САР-сАМР регулирует также работу оперонов, кодирующих ферменты, которые участвуют в дефацации аминокислот, пуринов и пиримидинов. Накопление в клетке САР-сАМР служит сигналом голодания в ответ на него снижается эю преосия оперонов, кодирующих ферменты расщепления аминокислот, пуринов [c.177]

Удобные векторы бьши сконструированы на основе фага М13 (разд. 5.3), представителя группы так называемых Ff- (т.е. F-специфичных нитчатых) фагов. Эти фаги инфицируют только те клетки Е. соИ, которые несут половой фактор, называемый F-фак-тором (см. введение к ч. II). Поэтому хозяином для фага М13 должен быть штамм F"", каким является штамм 71-18. У Е. соИ 71-18 /u -оперон делетирован ijS la -pro]) из геномной ДНК, но он содержится в F-плазмиде (F ас). Для облегчения работы с этим штаммом F /u -плазмиду маркируют делецией (AM 15), соответствующей N-концу р-галактоз и да-зы. Голубые бляшки, указывающие на присутствие активной -галактозидазы, обнаруживаются на агаре с Xgal только в том случае, если вектор М13 содержит область (la Za) /o -оперона, отсутствующую в F la . Каждый из двух геномов (F la [ДМ 15] и М13 la Za) детерминирует свою часть молекулы -галактозидазы, и в результате их взаимодействия внутри клетки образуется активная -галактозидаза. [c.229]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология