Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Гени хвоста
|
|
Рис. 5.6. Циркулярна ДНК бактеріофагаλ. Стрілочками позначено промотори та напрямок транскрипції:
зелені – сильні промотори, червоні – такі, що потребують активації.
Відразу після інфекції РНК-полімеразазв'язується з двома сильними промоторами PR і PL (рис. 5.6), з яких відбувається транскрипція у протилежних напрямах на генах сro і N відповідно (рис. 5.7). Обидва гени закінчуються термінаторами, але щойно з'являється білок N, він виконує роль антитермінатора – забезпечує ігноруванняРНК-полі-меразою сигналів термінації, і вона продовжує синтезувати поліцистронну мРНК на сІІІ та генах рекомбінації (із промотора PL) і сІІ, генах реплікації та Q (з промотора PR). Після цього можливе розгалуження на два альтернативні шляхи.
Розглянемо спочатку шлях лізогенії. Продукт гена сІІ – активатор транскрипції, який забезпечує зв'язуванняРНК-полімеразизі слабким промотором PRЕ. Із цього промотора (у напрямку, протилежному напрямку транскрипції сro, рис. 5.6) транскрибується ген сІ, продуктом якого є білокλ -репресор.Крім того, білок СІІ активує ген інтегрази (міститься серед генів рекомбінації) – ферменту, що забезпечує вбудовування фагової ДНК у геномклітини-хазяїна.Продукт гена сІІІ захищає білок СІІ від бактеріальних протеаз, тобто підвищує час життя активатора. Отже, за умови високої концентрації СІІ з'являється певна кількістьλ -репресора, а фагова ДНК вбудовується інтегразою в бактеріальний геном (рис. 5.7).
Ncro
| Репресія | |||||||||||
| N | Cro | ||||||||||
| cI та N | |||||||||||
| Гени | Гени | ||||||||||
| рекомбінації | реплікації | ||||||||||
| cIII | cII | Q | |||||||||
CІІІ CІІ
| Q | Гени лізису |
| та оболонки |
Інтеграція cI
λ -репресор
Репресія cro та N
Рис. 5.7. Схема регуляції транскрипції в життєвому циклі фага λ. Прямокутники – транскрипти, отримані з відповідних генів, овали – білки
Репресор має спорідненість до операторних ділянок, розташованих між промоторами PR і PRM, а також у зоні промотора PL. Взаємодія з операторами веде до блокування промотора PR гена сro та автоматично блокує всі гени праворуч від нього. Так само репресор блокує промотор PL, тобто транскрипцію всіх генів ліворуч від N. Разом із тим репресор є активатором власного гена сІ із промотора PRM. Отже, на стадії лізогенії тільки ген сІ є активним (рис. 5.7). Накопи-
чення репресора та насичення ним операторних ділянок зумовлює вимикання цього промотора – за принципом зворотного зв'язку репресор підтримує активність свого гена на певному оптимальному рівні.
Якщо бактерія піддається дії мутагенів, коли виникає ризик загибелі клітини (разом із вбудованою фаговою ДНК), відбувається активація певної бактеріальної протеази, яка гідролізує молекулу репресора, результатом чого є втрата його спорідненості до ДНК. Унаслідок звільнення промоторів PR і PL РНК-полімеразазв'язується з ними й починає транскрибувати гени cro та N, тобто знов виникає ситуація, що спостерігається відразу після інфекції – спрацьовують гени рекомбінації, сІІ, реплікації та ген Q. Але при цьому білок СІІ швидко деградується протеазами, не встигаючи активувати синтез репресора. Така сама ситуація (висока активність протеаз) може, звичайно, реалізуватися відразу після інфекції.
Білок Cro заповнює ті самі операторні ділянки між промоторами PR і PRM, але тепер ця взаємодія остаточно вимикає синтез репресора
зпромотора PRM. Подальше заповнення операторів при зростанні концентрації Cro вимикає транскрипцію cro і генів праворуч від нього, так само, як і генів ліворуч від N за рахунок зв'язування Cro
зоператорами в зоні промотора PL. Але головний наслідок активності cro полягає у появі білка Q.
Ще один промотор PR' є насправді сильним, але відразу за ним розташований термінатор –РНК-полімеразау відсутності Q синтезує з цього промотора короткий нефункціональний транскрипт. Білок Q спрацьовує як антитермінатор, забезпечуючи долання цього бар'єру. У результаті відбувається синтез поліцистронної мРНК на генах лізису та білків оболонки (праворуч від Q), паралельно ак-
тивність генів рекомбінації забезпечує вирізання фагової ДНК, а генів реплікації – її ампліфікацію: здійснюється збирання фагових частинок і лізис клітини.
Розглянута досить складна система регуляції транскрипції порівняно простого геному бактеріофага λ має дати уявлення про те, наскільки ускладнюється загальна система регуляції транскрипції у бактерій і тим більше – в еукаріотів. Насправді складність загальних систем внутрішньоклітинної регуляції, які залежать від тонкого балансу великої кількості різноманітних впливів, залишається дуже далекою від остаточного розуміння.