Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
146
Рис. А.З. Проявление кооперативного эффекта на расстоянии. Димеры Х-репрессора связываются с двумя участками ДНК, которые разделены шестью витками двойной спирали. Молекула ДНК плавно изгибается, и С-концевые домены репрессоров приходят в соприкосновение.
Представим себе два операторных участка, один из которых обладает меньшим сродством к репрессору, чем другой (например, 0R1 и 0К2), и разделенных пятью или шестью витками спирали (имеется в виду расстояние между центрами операторных участков). Репрессор кооперативно связывается с этими участками-точно так же, как и в случае, когда они находятся на обычном расстоянии в два витка. Другими словами, сродство к участку слабого связывания увеличивается, если в составе той же ДНК имеется участок сильного связывания. Как и в случае, когда участки сближены, выделенные N-концевые домены связываются некооперативно.
Эксперименты с ^-репрессором позволяют предположить, что димеры связываются кооперативно с двумя удаленными друг от друга участками, ДНК изгибается и С-концевые домены сближаются (рис. А.З). Картина нуклеазного расщепления ДНК между двумя участками при связывании репрессоров указывает, что молекула приобретает плавный изгиб. Репрессоры не могут взаимодействовать, если они расположены на противоположных сторонах спирали, например разделены 4,5 или 5,5 витками. По нашему мнению, это связано с тем, что энергия, необходимая для изгибания ДНК до соприкосновения димеров, в этом случае слишком велика.
Как ни странно, известно три случая, когда бактериальные регуляторные белки кооперативно связываются in vivo с участками, разделенными несколькими сотнями пар оснований.
147
ю*
Эксперименты, в которых изменяли расстояние между участками, показали, что связывание белков на одной и той же стороне двойной спирали благоприятствует взаимодействию, особенно если участки связывания расположены сравнительно близко друг к другу. Кажется весьма привлекательным предположение о том, что эти два явления-кооперативность при связывании удаленных друг от друга бактериальных регуляторных белков in vivo и кооперативность между молекулами А,-репрессора in vitro-имеют общий механизм. Взаимодействия, которые зависят от гибкости ДНК, пока мало изучены. Такие взаимодействия, особенно на больших расстояниях, может облегчать сверхспирализация ДНК, поскольку ДНК при этом закручена сама на себя (см. работы [3, 4, 6, 7, 10, 11, 13, 16, 18]).
Взаимодействие удаленных друг от друга белков позволяет многим белкам, связывающимся с ДНК, влиять на транскрипцию одного гена. Это весьма гибкая система: взаимодействующие регуляторные белки не обязательно должны занимать строго определенное положение друг относительно друга или относительно начала регулируемого гена. Кроме того, поскольку поверхность регуляторного белка, которая взаимодействует с другими белками, отлична от поверхности, контактирующей с ДНК, могут существовать белки с разной специфичностью связывания с ДНК, но с одинаковыми поверхностями, участвующими в белок-белковых взаимодействиях. С другой стороны, может оказаться, что есть белки, которые связываются с одними и теми же участками на ДНК, но поверхности, участвующие во взаимодействии с другими белками, у них различаются.
Конечно, как и в случае фага X, репрессор мог бы занимать некий важный участок ДНК и препятствовать связыванию другого белка. Такому связыванию в свою очередь может способствовать взаимодействие с другим репрессором, расположенным вблизи от первого или на некотором расстоянии от него. В другом случае связанный на расстоянии репрессор мог бы взаимодействовать с потенциальным активатором, препятствуя таким образом его продуктивному взаимодействию с еще одним белком, необходимым для активации гена. Наконец, репрессор мог бы препятствовать взаимодействию двух других связывающихся с ДНК белков, располагаясь между ними.
Литература: оригинальные статьи
1. Boqenhagen D F Wormmgton W М Broun D D Stable transcription com plexes of Xuwpus 5S RNA genes a means to maintain the differentiated state Cell, 28, 413-421 (1982)
2 Bram R J Kornberg R D Specific protein binding to far upstream activating seguences in polymerase II proteins, Proc Natl Acad Sci USA 82,43-47(1985)
3 Bient R Ptashne M A bacterial repressor protein or a yeast transcriptional terminator can block upstream activation of a yeast gene, Nature, 312, 613 616
(1984)
4 Brent R Ptashne M A eukaryotic transcriptional activator bearing the DNA specificity of a procaryotic repressor, Cell, 43, 729-736 (1985)
5 Brown D D The role of stable complexes that repress and activate eukaryotic genes cell, 37 359-365 (1984)
6 Dandanell G Herman К Two operators separated by 599 base pairs are required for deoR repression of the deoR operon of Escherichia coli, EMBO J , 4, 3333-3338 (1985)
7 Dunn T Hahn S Ogden S Schhef R An araBAD operator at —280 base pairs that is required for PBAD repression addition of DNA helical turns between the operator and promoter cyclically hinders repression, Proc Natl Acad Sci USA, 81 5017 5020 (1984)
