Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 15-Н Время синтеаа различных вирус- о специфических белков и ДНК фага Т4 при 37°С.
при развитии вируса, ДНК которого богата АТ-парами, привлечение тРНК, приспособленных к хромосоме с равпым содержанием осиовапии четырех типов, может привести к замедлению трансляции многих вирус-специфических белков Ото соображение служит ключом к нопиманию того, какие избирательные преимущества имеют новые виды тРИК с измененными антикодонами.
РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ РАННИМИ И ПОЗДНИМИ БЕЛКАМИ
После того как вирусная хромосома проникнет в клетку, ее гены начинают функционировать, как правило, вовсе не одновременно Напротив, существует определенное «расписание» их работы. Некоторые вирусные белки появляются в клетке немедленно после заражения, а синтез других может откладываться до тех пор, пока ие пройдет больше патовины жизненного цикла вируса- Некоторые гены начинают функционировать очень рано и продолжают работать на протяжении всего жизненного цикча, в то время как другие функционируют лишь в течение нескольких минут, а затем «выходят из игры» (рис. 15-11) У такого последовательного появления белков есть очевидные преимущества. Часть генных продуктов, например ферментов, необходимых для переключения ктеточною синтеза с клеточных генов на вирусные, естественно, должна появляться в первую очередь, в то время как другие генные продукты — такие, как белки вирусной оболочки или лизоцим, необходимый для лизиса клетки,— должны появляться па поздних стадиях цикла. Если бы лизоцим принадлежал к числу ранних ферментов, лизис клетки наступал бы преждевременно и сборка дочерних вирусных частиц прерывалась бы. Таким образом, даже весьма поверхностное знание жизненного цикла вируса дает осио вания предполагать, что должны существовать довольно замысловатые системы регуляции, обеспечивающие появление нужных белков в нужный момент цикла. Насколько нам известно, оти регуляторные системы обычно действуют на уровне транскрииции. Так, некоторые специфические мо теку ты мРНК появляются рано, а другие обнаруживаются лишь на поздних этапах жизненного цикла вируса Вначале было принято разделять различные мРНК на две категории — ранние и поздние — и анатотчным образом определять той или иной белок как ранний пли поздний Однако
зачастую ситуация бывает более сложной, что привело к появлению нескончаемого потока терминов: «предранние», «задержанные ранине» «средние», «квазипоздние» и т. п.
РЕГУЛЯЦИЯ Б РЕМ КИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГЕНОВ ЗА СЧЕТ ПОРЯДКА РАСПОЛОЖЕНИЯ ГЕИОВ В ХРОМОСОМЕ
В оптимальных условиях роста время, необходимое для синтеза молекулы мРНК с мол. весом около 2 10е, равно приблизительно 3—4 мин Молекулы такого размера (6000 нуклеотидов) содержат информацию для 4—5 белков средней величины. Однако синтез этих белков пачипаетея пе в одно п то же время — белки, кодируемые участком мРНК о'-конца, могут быть полностью траистированы еще до того момента, когда начнется транскрипция гена на 3’-конце. Следовательно, гены, которые должны функционировать в первую очередь, имеют тенденцию располагаться и начале оперопов. Аналогичным образом, когда оптимальное время для начала функционирования гена соответствует третьей или четвертой минутам после заражения, иногда имеет смысл искать этот ген вблизи Зг конца сравнительно крупного оперона (рис 15-12).
Задержку появления поздних белков, однако, нельзя полностью объяснить существованием чрезвычайно крупных оперопов Например, у фага Т4 большая часть онеронов имеет относительно малую длину и лишь некоторые содержат больше нескольких тысяч пар оснований. Вероятно, одна треть из 201) генов (или около того) не начинает фупцио пировать до истечения 10 мин с того момента когда произошло проник-повел ие хромосомы Т4 в клетку-хозяина
я бе к
• •
Рис 15 12. Последовательное функционирование соседних генов одною сторона При 37сС in vivo цени мРНК Е. coli растут со скоростью около 30 нуклеотидов в секунду. Пол ног считывание участка ДНК цлннон 42UU пар основаш[и происходит примерно за
2 мни 20 с- Присоединение первых рибосом осущитвивстся ла считанные секунды после
начала транскрипции. Поскольку движение рибосом в ходе трансляции идет ирпблнэн телько с той же скоростью, что и транскрш ция, фу нкционально активные продукты геиов начинают появляться в клетке менее чем через минуту после завершения транскрипции соответствующего гена
ТТОИСГШ 01СУТСТВУЮЩИХ РЕИРЕССОРОВ Т4
Для объяснения того, почему так называемые «поздние» опероны ие транскрибируются, была выдвинута гипотеза, согласно которой промоторы для поздних опороиов блокируются высокоспецнфическими ренреесора-ми — эти последние кодируются геномом вируса и синтезируются сразу же после проникновения вирусных хромосом в ктетку-хозяипа. Связываясь с оператором поздних оперонов, репрессоры должны были бы специфически препятствовать синтезу ощутимых количеств поздней мРНК до тех пор, пока индуктор, также являющийся продуктом вирус-специфического раннего фермента, не нейтрализовал бы данный репрессор Доказатель сгвом такой схемы могло бы служить выявление мутантов, у которых нарушено нормальное «расписание» работы генов вследствие блокирования синтеза репрессора — в этом случае должна была бы наблюдаться ранняя продукция всех ноздних белков. Однако, хотя бессмысленных мутации фага Т4 было получено очепь много, не удалось обнаружить и малейшего следа репрессора 'Г4- Приходится признать, что все полученные данные однозначно свидетельствуют о том, что в основе развития фага Т4 лежит ие негативная, а позитивная регуляция.
