Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
положениях - 57 и - 66 в области САР-сайта проявляются в фенотипе lac ~,
вероятно препятствуя кооперативному связыванию пары димеров САР-белка с
соответствующей симметричной последовательностью (подчеркнута с обеих
сторон). (По Reznikoff W.S., Abelson I.N., 1978. In The Operon, ed. by J.
H. Miller, W.
S. Reznikoff, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor N. Y. и
O'Neill М. C. et al., 1981. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 78, 2213.)
I
120
15. Регуляция экспрессии генов у прокариот
179
5' TGG ААТ TGT GAGCGG АТ А АСААТТ 3'
3' АС С ТТ А АСА СТ CGC С Т ATTGTT АА 5'
Рис. 15.10. Нуклеотидная последовательность ДНК, связывающаяся с lac-ре-
прессором. Оттенены палиндромные последовательности, расположенные
симметрично вокруг оси вращения (цветная точка). С этими симметричными
последовательностями связываются две субъединицы тетрамерного репрессора.
ций I ~~, обозначаемых I 0. Конститутивные мутации I 0 подавляют
способность репрессора связываться с операторной ДНК. В частичных
диплоидах они ведут себя как доминантные-генотипу I~DjI+ соответствует
конститутивный фенотип. Доминантность этих мутаций реализуется за счет
образования смешанных тетрамеров. Смешанная пара, состоящая из мутантной
и нормальной субъединицы, утрачивает способность к кооперативному
связыванию с ДНК и соответственно к подавлению транскрипции.
Все мутации I + картируются на участке гена I, кодирующем N-koh-цевую
область полипептида, т.е. ту область, которая непосредственно связывается
с ДНК. С другой стороны, репрессор, продуцируемый мутантными клетками I
", способен нормально связываться с индуктором. Это означает, что участок
связывания с индуктором локализуется вне N-концевой области репрессора.
Такое представление подтверждается при рассмотрении мутаций I другого
типа Is, которые проявляются в фенотипе суперрепрессии. В клетках Is
репрессор связывается с оператором независимо от присутствия индуктора.
Все мутации этого типа картируются в гене / вне области, кодирующей 50 N-
концевых аминокислотных остатков репрессора. Таким образом, можно
полагать, что /ас-репрессор содержит два функционально различных домена.
Представления о доменной организации молекулы репрессора были
подтверждены с помощью биохимических методов. При обработке очищенного
нативного репрессора протеолитическим ферментом трипсином N-концевые
полипептиды отщепляются от тетрамерного "кора". Оставшийся после этого
кор-белок может связывать индуктор, но не способен связываться с ДНК.
Таким образом, N-концевые участки полипептидных цепей (протяженностью
около 50 аминокислотных остатков), вероятно, выступают за пределы
относительно компактного тетрамерного кора и могут "внедряться" в
бороздки двойной спирали ДНК, узнавать и прочно связываться с операторной
последовательностью. Как мы убедимся в дальнейшем, такой способ
структурно-функциональной организации характерен для многих белков,
специфически узнающих определенные последовательности ДНК.
Взаимодействие очищенного 1ас-репрессора с ДНК подробно изучено in vitro.
Для оценки прочности связывания белка как с операторной, так и с любой
другой ДНК можно пользоваться значением кон-
180
Экспрессия генетического материала
станты диссоциации, определяемой по закону действующих масс как
K = _[ORГ'
где [О], [R], [OR] -это молярные концентрации операторной ДНК, репрессора
и комплекса оператор-репрессор соответственно. Для опера-тор-
репрессорного комплекса значение К составляет величину порядка 10" 13 М,
что свидетельствует о высокой прочности этого комплекса. Исходя из этих
данных становится ясно, почему присутствие всего лишь десяти молекул
репрессора в клетке оказывается достаточным для полной репрессии /ас-
оперона.
Репрессор обладает также достаточно высоким сродством и к неоператорной
ДНК. Так, с poly-d(AT) он связывается с константой диссоциации около 10"8
М. На прочности связывания с неоператорной ДНК присутствие индуктора
никак не сказывается. Эти данные указывают на то, что в клетке
новосинтезированные молекулы репрессора, а также комплексы репрессор-
индуктор всегда связаны с ДНК. Тетрамеры репрессора, судя по всему,
отыскивают операторную последовательность скорее с помощью линейной
диффузии, или "скольжения", по хромосоме, чем посредством обычной
пространственной диффузии в цитозоле. Ясно, что первый способ поиска
должен быть намного оперативнее второго (рис. 15.11). Именно потребности
быстрого поиска, по-видимому, объясняют особую выгоду палиндромного
строения операторной последовательности, которая в этом случае может быть
идентифицирована репрессором при продвижении по хромосоме с любой
стороны. Модель поиска оператора /ас-репрессором, основанная на
представлении
Рис. 15.11. Схематическое изображение процесса поиска lac-репрессором
области /ас-оператора на хромосоме Е. coli, организованной в тесно
сплетенный
клубок-нуклеоид. Подробности-в тексте.
15. Регуляция экспрессии генов у прокариот
