Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
прекращается на терминаторе tR, а транскрипция левого оперона
прекращается в области Ь2 (рис. 15.13, светло-серые стрелки). Мутанты,
дефектные по функции гена N, гибнут из-за очень сильного снижения уровня
транскрипции на стадии И, в результате которого гены, существенные как
для лизиса, так и для лизоге-низации, не экспрессируются.
Белок N служит позитивным белком-регулятором, поскольку благодаря его
действию происходит активация второй стадии экспрессии фага X. В то же
время принцип его действия совершенно не похож на принцип действия
рассмотренного в предыдущем разделе другого позитивного регулятора-САР-
белка. Белок N, по сути дела, не активирует транскрипцию, а способствует
ее продолжению, подавляя влияние терминирующих последовательностей. При
этом белок N специфически узнает не промотор и не сам терминатор, а
определенный участок последовательности, расположенный между этими
регуляторными элементами. При изучении мутантов, неспособных к экспрессии
генов левого оперона, расположенных за терминаторным участком tL1, и в то
же время способных нормально расти и образовывать бляшки на
чувствительном бактериальном газоне, был обнаружен сайт, расположенный
между PL и N и необходимый для действия белка N. Этот участок (рис.
15.14, А) обозначают символом nutL (от англ. N utilization).
Определение первичной структуры этого участка показало, что в него входит
последовательность из 15 п. н., которой свойственна симметрия второго
порядка. Анализ последовательности ДНК между PR и tRI показал, что между
геном его и tRI находится практически идентичный участок, обозначенный
nutR [рис. 15.14, Б]. Принято считать, что белок N узнает участки nutL и
nutR; однако, происходит ли это узнавание при взаимодействии с ДНК или с
петлей, образующейся в соответствующем участке РНК-транскрипта, пока
остается неизвестным.
В соответствии с современными представлениями о механизмах терминации и
антитерминации транскрипции определенное предпочтение можно отдать
модели, согласно которой происходит узнавание петли в структуре РНК-
транскрипта прежде, чем РНК-полимераза достигает терминаторного участка.
Независимо от конкретных деталей механизма действия N-белка ясно, что он
влияет на РНК-полимеразу таким образом, что та после про-
186
Экспрессия генетического материала
Рис. 15.14. А. Положе- А
ние известных участков int xis ехо 8am сШ N rex cl его ell OP Q SR
действия белка N-nt<tL ---------------------------1----------------------
----1-1-1-1-|---|-j-|----1-
и nutR-n терминаторов tu <u >u Pl Pr <ri >R2 i'r
на генетической карте I I
фага X. Б. Вторичная I |
структура РНК, обра- лиц n"iR
зующаяся при транскрипции участков nutL и nutR. В. Вторичная
структура РНК, обра- пи1
зующаяся при тран- g
скрипции участка qut. А G
G А U-A C-G C-G C-G
G-C 3'
"А А'
РНК
транскрнпты
хождения через сайт nut перестает "обращать внимание" на все последующие
терминаторные участки. Другими словами, благодаря действию N-белка
возникает своего рода "безостановочная" (juggernaught) полимераза,
которая, как было показано, осуществляет транскрипцию, минуя как p-
зависимые, так и p-независимые терминаторы и в ДНК фага X, и в хромосоме
E.coli. Единственный известный терминатор, спо-
15. Регуляция экспрессии генов у прокариот
187
собный остановить транскрипцию, направляемую такой "безостановочной" РНК-
полимеразой, это терминатор ?r, предшествующий области локализации
поздних генов фага X, транскрибируемых на III стадии процесса фагового
развития (рис. 15.13). Особые свойства этого терминатора имеют очевидное
физиологическое значение.
Транскрипционные процессы, протекающие на второй стадии развития фага,
приводят к экспрессии гена Q. Продукт этого гена необходим для начала
транскрипции на III стадии. В нее вовлечены все поздние гены, которые
требуются для сборки фаговых частиц и лизиса клетки. Белок Q, подобно
белку N, активирует экспрессию генов, выступая в роли антитерминатора,
благодаря действию которого транскрипция, инициируемая с промотора PR',
может продолжиться за терминаторный участок fR' (рис. 15.13, темно-серая
стрелка). Считают, что белок Q действует на участке qut, локализованном
между РЛ' и |8', и модифицирует РНК-полимеразу таким образом, что она не
прекращает транскрипцию при встрече с (r и другими терминаторами. Так же
как и в случае белка N, под влиянием белка Q образуется "безостановочная"
РНК-полимераза. Предполагаемая последовательность qut содержит 34 п. н. и
характеризуется симметрией второго порядка, благодаря которой
соответствующий участок РНК-транскрипта может иметь форму петли,
изображенной на рис. 15.14, В. Однако мутаций, подтверждающих
предполагаемую функцию qut, пока обнаружено не было.
Разбиение транскрипционных процессов у фага X на стадии используется для
того, чтобы разграничить во времени события, определяющие выбор пути
фагового развития-лизогенный путь, связанный с включением
репрессированного профага в хромосому клетки-хозяина, или литический
