Корепрессор

Cтраница 2

Имеется здесь и ген-регулятор, вырабатывающий апорепрессор. Параллель с биосинтезом аргинина можно продолжить: если налицо имеется корепрессор, то он связывается с апорепрессором с образованием активного голорепрессора, который и здесь выключает ген-оператор, препятствуя передаче генетической информации, заключенной в структурных генах оперона. Отличие состоит в том, что корепрессор образуется при распаде глюкозы. В самом деле, зачем клетке в поте лица синтезировать ферменты для усвоения лактозы, если в ее распоряжении в избытке имеется глюкоза, которую она может реализовать с помощью своих конститутивных ферментов - они-то ведь всегда под рукой. [16]

Пусть имеется две цепи ферментов: одна - конститутивная, разлагающая глюкозу, а другая - предназначена для разложения лактозы. Было установлено, что при разложении глюкозы получается некоторое вещество ( корепрессор), которое, соединяясь с продуктом, возникающим на гене-регуляторе ( апорепрес-сор), дает активное соединение ( голорепрессор), прекращающее синтез ферментов линии лактозы. Пока идет окисление глюкозы, не требуется строить ферменты для разложения другого углевода и лактоза не используется. Но если почему-либо окисление глюкозы задерживается ( например, в питательной среде понизилось содержание глюкозы), то апорепрессор остается свободным и тогда с ним соединяется сама лактоза. [17]

Это взаимодействие в свою очередь контролируется аллостерическим взаимодействием с низкомолекулярным соединением, играющим регуляторную роль. Негативный апорепрессор может, например, инактивироваться под действием индуктора или активироваться под действием корепрессора. Следовательно, индукция и дерепрессия как формально, так и в смысле механизма, по существу, эквивалентны. [18]

Регуляция / ас-оперона Е. coli САР-белком и цАМФ. [19]

Аминокислоты, присутствующие в окружающей среде, могут снижать образование ферментов, ответственных за их биосинтез. Тогда эти ферменты относят к репрессибель-ным, а метаболиты, вызывающие снижение синтеза такого фермента, называют корепрессорами. [20]

Отсюда вещество, которое непосредственно действует на оператор и выключает его, назвали репрессором, Репрессор состоит из вещества, продуцируемого геном-регулятором R, и низкомолекулярного вещества - в данном случае это аргинин, и по аналогии с голоферментом, состоящим из апофермента и кофермента, говорят об апорепрессоре и корепрессоре. Ген R производит апорепрессор, неэффективный сам по себе, который поступает в цитоплазму. Накопившийся корепрессор - конечный продукт цепи ферментативных реакций ( аргинин) - соединяется с апорепрессором, образуя голорепрессор. Последний же подавляет ген-оператор, а тем самым и весь оперон, контролирующий синтез аргинина. Если же, напротив, аргинин, образующийся в нашей последовательности реакций, будет немедленно перерабатываться дальше, например включаться в те или иные белки, то он не будет накапливаться и, следовательно, не сможет образовать совместно с апорепрессором активный репрессор. [21]

Схема оперона. [22]

Индуктор синтеза взаимодействует с белком-репрессором и выключает его влияние на ген-оператор. Возможен и противоположный процесс активации некоторым метаболитом неактивного репрессора. Такой метаболит называется корепрессором. [23]

Расположенный далеко от оперона ген-регулятор trp R кодирует эффекторный белок - апорепрессор. В присутствии корепрессора - триптофана, имеющего высокое сродство к бел-ку-апорепрессору, репрессор подавляет транскрипцию оперона. [25]

Однако в клетке имеется еще одно вещество, способное соединяться с апорепрессором; мы будем называть его индуктором. Если корепрессор присутствует в большом количестве, тогда, конечно, у индуктора нет никаких шансов соединиться с апорепрессором. Но допустим, что глюкоза расщеплена вся без остатка. Тогда концентрация корепрессора резко падает, и тут наступает черед индуктора. Если ему удается прикрепиться к апоре-прессору, то он его инактивирует. Комплекс апорепрессор-индуктор образует неактивный репрессор; теперь ген-оператор больше не может находиться в выключенном состоянии, он дерепрессируется. Со структурных генов начинает считываться информация, начинается синтез ферментов, разлагающих лактозу. Клетка приступает к потреблению лактозы. [26]

Конечно, совсем по-иному должно обстоять дело с конститутивными ферментами, разлагающими глюкозу. Эта ферментная система работает очень интенсивно, и концентрация ферментов должна здесь постоянно поддерживаться на очень высоком уровне. Возможности регуляции здесь следующие. Во-вторых, между индуктором и корепрессором может устанавливаться постоянное количественное соотношение ( нечто подобное известно в органической химии), которое как раз таково, чтобы отдача информации опероном все время держалась на постоянном ( высоком) уровне. Однако все это, собственно говоря, домыслы, лишенные экспериментального подтверждения. Но одно кажется совершенно ясным: наше разделение ферментов на регулируемые и нерегулируемые ( конститутивные) не вполне правильно. Поскольку нам важно, чтобы читатель хорошо усвоил принцип регуляции, попробуем кратко резюмировать все то, что мы рассказали. Итак, регуляция осуществляется посредством репрессоров, имеющих двойную ( аллостерия) специфичность: во-первых, в отношении генов-операторов, находящихся в геноме, и, во-вторых, в отношении определенных малых молекул ( корепрес-соров или индукторов), находящихся в цитоплазме. [27]

Вся серия ферментов, ведущих к триптофану, подавляется конечным продуктом триптофаном или его химическими аналогами, например 5-метил-триптофаном. Однако существуют мутации гена-регулятора RT - RT, при которых синтез всего ряда ферментов становится конститутивным. Ген-регулятор RT находится далеко от группы цистронов, управляющих структурой ряда ферментов, ведущих к триптофану. Значит, в клетке под действием гена-регулятора RT синтезируется репрессор, который действует не самостоятельно, а лишь вместе с триптофаном. Иными словами, триптофан выступает в роли корепрессора. [28]

При распаде лактозы действуют одновременно две системы: во-первых, система разложения лактозы и, во-вторых, конститутивный путь распада глюкозы; в последний и отводятся продукты распада лактозы. Нельзя ожидать, что обе системы будут заранее в точности согласованы друг с другом. Иное дело, если будет разложено больше лактозы, чем глюкозный путь в состоянии осилить. Вот тут-то и включается тонкая настройка: галактоза - промежуточный продукт, образующийся на первом этапе разложения лактозы - накапливается все в большем количестве и начинает действовать как корепрессор. Она оттесняет индуктор ( лактозу) от апорепрессора и связывается с ним, образуя активный репрессор. В результате выключается ген-оператор, блокируется синтез ферментов и на некоторое время прекращается распад лактозы - до тех пор, пока не снизится в достаточной степени концентрация галактозы. [29]

Ферменты, используемые клеткой для катализа последовательности реакций имеют свои структурные цистроны часто хотя и не всегда) по соседству друг с другом. Образуется группа генов, относящихся к осуществлению одной определенной задачи, например синтезу гистидина или сбраживанию лактозы. Подобная группа функционально связанных цистронов образует более сложную единицу - оперон. Наряду со структурными генами в хромосоме, часто в отдаленном от них месте имеется область, управляющая синтезом особого продукта - подавителя, или репрессора. Под действием гена-регулятора в цитоплазме образуется продукт, о котором пока ничего определенного неизвестно. Репрессор способен реагировать в некоторых случаях с внешним корепрессором и образует в итоге соединение, подавляющее синтез всей серии белков одного оперона. В случае индуцируемых ферментов репрессор испытывает конкуренцию со стороны индуктора и подавляющее действие снимается индуктором. Точка приложения действия репрессора находится в хромосоме. По всем данным, у края области оперона находится особая точка - оператор, способный включать или выключать весь оперон как одно целое. Репрессор, действуя на оператор, осуществляет химический механизм выключения оперона. [30]

Страницы: 1 2 3