Бактериальный белок-активатор взаимодействует с РНК-полимеразой и способствует инициации

10-10

транскрипции [10]

В случае негативной регуляции белок-рецептор связывается с участком, расположенным рядом с промотором, и подавляет активность РНК-полимеразы. Альтернативный способ регуляции генной активности основан на действии белков-активаторов, усиливающих активность РНК-

полимеразы. У Е. coli такая позитивная регуляция играет важную роль в активации транскрипционных единиц, обладающих относительно слабыми промоторами, которые сами по себе плохо связываются с полимеразой. Присоединение белка-активатора к специфической последовательности ДНК, расположенной недалеко от промотора, облегчает «посадку» РНК-полимеразы, что в конечном итоге приводит к повышению вероятности транскрипции.

Несмотря на разницу в действии белков-активаторов и белков-репрессоров, по многим свойствам они близки. Более того, оказалось, что определенные бактериальные белки-регуляторы способны функ-

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

Рис. 10-14. Концентрация глюкозы и лактозы контролирует инициацию транскрипции lаc-оперона путем воздействия на белок-репрессор лактозного оперона и САР. При добавлении лактозы происходит увеличение концентрации аллолактозы, которая удаляет белок-репрессор с ДНК (см. рис. 10-11). Добавление глюкозы вызывает уменьшение концентрации сАМР, и поскольку сАМР больше не связывается с САР, этот активаторный белок отделяется от ДНК, выключая таким образом оперон. Связывающие сайты и белки изображены в масштабе. Как показано на схеме, полагают, что САР соприкасается с полимеразой, что помогает ей начать синтез РНК.

ционировать и как репрессоры, и как активаторы: они связываются с различными сайтами и в некоторых из них подавляют транскрипцию, а в других активируют. Активаторы, как и репрессоры, часто соединяются со специфическими сигнальными лигандами, которые либо повышают, либо понижают их сродство к ДНК, и таким путем, соответственно, включают или выключают гены. Такая регуляция транскрипционной активности генов носит название позитивной регуляции, поскольку эффективность синтеза РНК повышается в присутствии регуляторного белка (рис. 10-13, Б), Наиболее изученный пример белка-актива тора - белок-активатор катаболизма (САР) Е. coli. Этот белок позволяет бактерии использовать альтернативные источники углерода, если глюкоза - основной его источник, отсутствует.

В случае lаc-оперона взаимодействие репрессора и САР-белка обусловливает характерную картину экспрессии гена. Как отмечалось выше, в присутствии лактозы аллолактоза разъединяет репрессор и ДНК. Однако этого оказывается недостаточно для активации транскрипции laс-

оперона, в связи с тем, что его промотор лишь отдаленно напоминает консенсусную последовательность промоторов Е. coli и, следовательно, обладает очень слабым сродством к РНК-полимеразе. Для транскрипции с этого промотора необходимо, чтобы его связывание с РНК-полимеразой было дополнено присоединением САР-белка на участке, расположенном прямо перед промотором (рис. 10-14). Такая же ситуация характерна для промоторов многих генов, участвующих в метаболизме Сахаров.

Связывание ДНК с САР регулируется глюкозой, это приводит к тому, что другие источники углерода используются клеткой только в отсутствие глюкозы. Недостаток глюкозы обусловливает повышение внутриклеточной концентрации сАМР, выполняющего роль сигнальной молекулы у бактерий и у эукариот. При связывании сАМР с САР-белком последний меняет свою конформацию, в результате чего приобретает способность присоединяться к определенной последовательности ДНК и активировать транскрипцию близлежащих генов. Если глюкозы много, уровень сАМР падает, его молекула отделяется от САР-белка,

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

который при этом превращается в неактивную форму, не способную более связываться с ДНК; в результате клетка переключается на утилизацию глюкозы (см. рис. 10-14).

Дата добавления: 2015-08-31