Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
путь, приводящий к появлению дочерних фаговых частиц и их высвобождению
из клетки при ее лизисе. Выбор пути определяется транскрипционными
событиями, разыгрывающимися на II стадии, и если выбирается
лизогенизация, то III стадия так и не начинается.
Процессы, необходимые для выбора лизогенного пути развития,
контролируются динамикой N-зависимой транскрипции генов ell в правом
опероне и сШ в левом опероне. Мутации, инактивирующие какой-либо из этих
генов, предотвращают лизогению и, подобно мутациям с/, проявляются в том,
что соответствующие мутантные фаги образуют не мутные, а прозрачные
бляшки. Белок ell является еще одним позитивным регулятором, избирательно
активирующим транскрипцию генов, необходимых для развития по пути
образования профага и подавления транскрипции левого и правого фаговых
оперонов. Этот белок активирует транскрипцию с двух промоторов -Pre
(промотор установления репрессии) и Pj (промотор интегразы, см. гл. 14).
Транскрипт, образующийся с первого из них, обеспечивает высокий уровень
синтеза основного репрессора фага X, белка cl. Второй транскрипт
направляет синтез интегразы, необходимой для встраивания ДНК фага в
бактериальную хромосому. Эти транскрипты отмечены на рис. 15.13
волнистыми стрелками. Белок сШ необходим только для защиты белка ell от
клеточных протеиназ, которые в отсутствие сШ быстро инактивируют ell.
Белок ell непосредственно активирует промоторы Pre и Р]. Определение
нуклеотидной последовательности этих промоторов показало, что они очень
похожи между собой и заметно отличаются от других из-
188
Экспрессия генетического материала
Рис. 15.15. Два взаимно исключающих варианта транскрипции генов,
контролируемой участком Ок. В зависимости от соотношения активностей
(концентраций) репрессора d и белка его будет устанавливаться и
достаточно стабильно
Б
А Репрессор с! (r)
с/ ''включен" - его ''выключен"
его
поддерживаться один из двух вариантов
с/
¦НШЕН
транскрипции. А. Путь, ведущий к лизогении. Б. Путь, ведущий
м О-
сго
к образованию фагового потомства и лизису клетки.
с/ ''выключен" - его ''включен"
Белок Сго
вестных промоторов. Они абсолютно лишены сходства с другими промоторами
на (- 35)-участке связывания с РНК-полимеразой (рис. 15.3). Анализ с
помощью "футпринтинга" (см. Дополнение 14.2) показал, что белок ell
связывается с (- 35)-участком этих промоторов и таким образом, вероятно,
восполняет систему контактов, необходимую для образования открытого
комплекса РНК-полимеразы с промотором.
Ключевым аспектом выбора пути развития фага является конкуренция белков
cl и Сго, синтезируемых на II стадии. "Молчание" профага в лизогенной
клетке обеспечивается связыванием белка cl с двумя операторными участками
Оь и Ок, перекрывающимися с промоторами Рь и PR соответственно. Связанный
белок cl подавляет транскрипцию с Р/ и PR, препятствуя связыванию РНК-
полимеразы с этими промоторами. Более того, при связывании с 0R белок cl
одновременно активирует другой промотор PRM (промотор поддержания
репрессии), с которого идет транскрипция самого гена cl (рис. 15.13,
черная стрелка). При транскрипции с Prm белок cl нарабатывается в
количествах, достаточных для поддержания профага в неактивном состоянии
неограниченно долго в ходе роста и деления клетки. Интересно, что белок
cl таким образом, выступает одновременно в роли как негативного, так и
позитивного регулятора.
Белок Сго в свою очередь также способен связываться с операторами От и
Or. При этом с Or он связывается таким образом, что подавляет
транскрипцию гена cl с PRM, но в то же время допускает транскрипцию
правого оперона с PR. Таким образом, белки Сго и cl обладают реципрокными
свойствами, которые, как показано на рис. 15.15, проявляются в виде двух
взаимно исключающих вариантов транскрипции. В варианте "включения" с/ и
"выключения" его происходит рекомбинация фаговой ДНК с хромосомой
хозяина, и клетка становится лизогенной. В обратном варианте: "с!
выключен, его включен" происходит интенсивная репликация фаговой ДНК,
начинается III стадия транскрипции поздних генов и клетка лизирует.
Детали взаимодействия белков cl и Сго с областью Or обсуждаются в
Дополнении 15.1.
Единожды установившись, лизогенное состояние может поддержи-
15. Регуляция экспрессии генов у прокариот
189
ваться во множестве последующих генераций. Профаг X реплицируется вместе
с хозяйской хромосомой и передается дочерним клеткам как часть
родительского генома. Однако если клетка в течение некоторого времени
подвергается воздействию агентов, повреждающих ДНК, то происходит
индукция профага. Активация протеолитического действия белка RecA
приводит наряду с расщеплением репрессоров, контролирующих гены системы
SOS-репарации (см. гл. 14), и к расщеплению репрессора cl. После этого
начинается транскрипция с промоторов PL и Pr, которая приводит к
наработке белков N и Сго, а затем интегразы и эксцизионазы, направляющих
рекомбинационное вырезание профага из хромосомы. Белок Сго подавляет
