|
Промышленная микробиология - Аркадьева З.А.ISBN 5—06—001482—7 Скачать (прямая ссылка):  I ген-регулятор, P- промотор, О опернтор, А, В -¦¦ структурный гоны, t терминатор, R репрессор, S субстрат, M конечный про дукт метаболического пути, Ei, E2 ферменты 32 Р' 1 P O Z ШШШЗШПШ I 1 PHM ч Рис. 3.2. Структура Іас-оперона и участие цАМФ в транскрипции (по Ратнеру, 1983, с изменениями): P - промотор, О ~ оператор, I -— ген-регулятор, Z, Y, а — структурные гены, t терминатор, R —- репрессор, Ki — ?-галактозидаза, Еа — галактозндпермеаза, E3 трансацетилам а. Цифрами указана протяженность (колнче-стпо осшшаннй) соответствующих генов и сайтов свн.чываиия или CRP (catabolic repression protein). Соответствующие русские аббревиатуры — БАК или Б KP. Полагают, что присоединение к ДНК продукта взаимодействия цАМФ и CAP облегчает образование «свободного» комплекса РНК-полимеразы (РНКП) с про-моторным участком ДНК, ослабляя спаривание оснований GC и способствуя частичному разделению цепей ДНК. Уровень цАМФ в клетке обратно пропорционален уровню АТФ, поэтому в присутствии эффективно катаболизируемого субстрата (например, глюкозы) цАМФ не хватает для активирования CAP-белка, и транскрипция Іас-оперона, а также ряда других регулонов с аналогично устроенными промоторами подавляется. Это явление получило название катаболитной репрессии. Ранее это явление было известно как «глюкозный эффект», выражающийся в феномене «диауксического роста» (наблюдается при одновременном присутствии в среде глюкозы и субстрата-индуктора) . Катаболитиая репрессия представляет собой способ регуляции активности ряда «слабых» оперонов, транскрипция которых нуждается в наличии активатора — комплекса специального белка с цАМФ. Чаще всего в качестве катаболита-регулятора выступает глюкоза, контролирующая регулоны, ответственные за катаболизм других Сахаров. Однако в случае некоторых микроорганизмов, относящихся к родам Pseudomonas и Arthrobacter, катаболитной репрессии подвергается регулои, ответственный за катаболизм глюкозы, а регуляторами служат, например, органические кислоты. 3.2.2.3. Примеры регуляции активности других регулонов Отрицательная регуляция по типу индукции характерна для регулонов, ответственных за катаболизм многих Сахаров и са-хароспиртов. Как правило, отрицательная регуляция в этих случаях дополняется зависимостью транскрипции от положительного регулятора. Классическим примером является арабинозный оперон Escherichia coli, в котором индуктор (арабиноза) не просто инактивирует репрессор, но и превращает его в положительный регулятор. Положительная регуляция транскрипции отмечена также дли оперонов, ответственных за катаболизм галактозы и рамнозы. Следует отметить, что индуктором биосинтеза ферментов данного метаболического пути не всегда служит их субстрат. Так, 2—1093 Г: истинным индуктором lac-оперона является не лактоза, а продукт ее изомеризации'— аллолактоза, Отрицательная регуляция по типу репрессии характерна для большинства изученных в этом отношении регулонов, ответственных за биосинтез аминокислот. Ферменты пути биосинтеза лизина не организованы в какой-либо кластер, напоминающий классический оперон, а рассредоточены на разных участках хромосомы. Дерепрессия образования ферментов, наступающая при дефиците лизина, протекает некоординированно. Лизин-тРНК, по-видимому, не может выполнять роль корепрессора. Первый фермент метаболического пути синтеза лизина из аспартата -— аспартаткиназа (НФ 2.7.2.4) существует в виде трех изоферментов, причем один из них, активность которого подавляется лизином, вероятно, играет роль регулятора биосинтеза некоторых других ферментов этого пути (например, диаминопимелатдекарбоксилазы, НФ 4.1.1.20). Восемь основных ферментов, участвующих в биосинтезе аргинина из глутамата, кодируются у Е. coll генами, также распределенными на разных участках хромосомы. Однако все они находятся под контролем единственного гена-регулятора, и избыток аргинина вызывает репрессию синтеза всех этих ферментов. Четыре из восьми генов объединены в общий кластер, argECBH, представляющий собой пример дивергентного регулона, поскольку транскрипция генов E и CBH регулируется некоординированно и, по-видимому, протекает в направлениях, противоположных от общего оператора (вероятно, считывание происходит с разных цепей ДНК). К дивергентным оиеронам у Е. coli относятся также кластеры генов, кодирующих синтез биотина и использование мальтозы. 3.2.2.4. Другие механизмы регуляции транскрипции на уровне функционирования РНК-полимеразы Наряду с контролем транскрипции путем взаимодействия белков-регуляторов (репрессоров или активаторов) с регуляторними участками ДНК существует и другой способ регуляции транскрипции в процессе функционирования самой РНКП за счет изменения частотьі или специфичности инициации и терми-нации процесса. Эти механизмы пока еще изучены на небольшом количестве примеров, однако несомненно, что они имеют очень важное значение для жизнедеятельности клетки. РНКП эубактерий представляет собой очень сложно устроенный фермент с молекулярной массой около полумиллиона. Его «сердцевина» (core) состоит из четырех полипептидов: двух идентичных а-субъединиц и двух различных ?- и ?'-субъединиц. Дополнительным компонентом, участвующим в узнавании некоторых промоторов, является еще один полипептид о-фактор, образующий с «сердцевиной» полный, или «холофермеиъ» (ho-
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
