Апорепрессор

Cтраница 1

Апорепрессоры и корепрессоры строго специфичны: аргинин не тормозит синтеза других аминокислот, он соединяется только со своим апорепрессором; последний же действует только на аргининовый оперон и ни на что другое. [1]

Какова природа вещества ( апорепрессора), синтез которого контролируется геном i. Недавние эксперименты показали, что Lac-penpeccop представляет собой белок, способный специфически взаимодействовать с Lac-операторным участком в ДНК. Функция репрессора заключается в блокировании транскрипции. Удаление репрессора ( обычно в результате взаимодействия с индуктором) инициирует транскрипцию. Участок, служащий началом координированного синтеза т - РНК, расположен рядом с операторным участком и носит название промотора ( р) В результате мутации гена i образуются мутантные репрессоры различных типов; i -штаммы либо вообще не синтезируют Lac-репрессора, либо синтезируют дефектный репрес-сор, не способный блокировать транскрипцию Lac-оперона; 13-штаммы синтезируют молекулы репрессора, не способные эффективно взаимодействовать с индуктором, вследствие чего в этих клетках Lac-оперон выключен всегда - как в отсутствие индуктора, так и в его присутствии; наконец, Г - штаммы синтезируют репрессор, которому для соединения с оператором необходим индуктор. У этих штаммов ферменты Lac-оперона - синтезируются в отсутствие индуктора, а введение индуктора в среду ингиби-рует их синтез. [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. [3]

Схема индукции.| Схема репрессии. [4]

Из него видно, что ген-регулятор образует апорепрессор, превращающийся в репрессор только после связи с конечным продуктом реакций - корепрессором. Только в таком связанном виде репрессор блокирует ген-оператор и прекращает синтез фермента. [5]

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. [6]

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. [8]

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. [9]

Большое значение в прокариотических клетках имеет авторегуляция транскрипции, заключающаяся в подавлении транскрипции одним из продуктов оперо-на. Например, триптофановый апорепрессор выступает в качестве репрессора гена, программирующего этот апорепрессор. Поэтому последний никогда не накапливается в клетке в значительном количестве. Широко используется авторегуляция транскрипции оперонов, программирующих рибосомные белки. Гены рибо-сомных белков сгруппированы в несколько оперонов. [10]

Огромную роль в иерархии регуляторных механизмов играет регуляция на уровне транскрипции, рассмотрению которой посвящен § 10.3. Этот механизм довольно хорошо изучен на ряде примеров у прокариот. Например, наличие в питательной среде для бактерий триптофана, который синтезируется специальной системой ферментов ( см. § 9.5), делает нецелесообразным синтез этих ферментов, и соответствующий промотор для транскрипции генов, программирующих структуру этих белков, выключается с помощью комплекса специального белка, триптофанового апорепрессора, с триптофаном. [15]

Страницы: 1 2