ется последовательно вдоль оператора и структурных генов. Синтезированную молекулу мРНК, кодирующую синтез нескольких разных белков, принято называть полигенным (полицистронным) транскриптом. Координированный одним оператором одиночный ген или группа структурных генов образует оперон.

В свою очередь деятельность оперона находится под контролирующим влиянием другого участка цепи ДНК, получившего название гена-регу-лятора. Структурные гены и ген-регулятор расположены в разных участках цепи ДНК, поэтому связь между ними, как предполагают

г

го

Оперон Структурные гены 2

| | |т[

I \ 1

| | | ~П 'ЭНСЛЯЦИЯ

1 2 3

Рис. 14.12. Регуляция синтеза белка путем индукции (схема). ГР - ген-регулятор; П-промотор; ГО - ген-оператор.

Ф. Жакоб и Ж. Моно, осуществляется при помощи вещестга-посредника, оказавшегося белком и названного репрессором. Образование репрес-сора гтроисходит в рибосомах ядра на матрице специфической мРНК, синтезированной на гене-регуляторе (рис 14.13). Репрессор имеет сродство к гену-оператору и обратимо соединяется с ним в комплекс. Образование такого комплекса приводит к блокированию синтеза мРНК и, следовательно, синтеза белка, т.е. функция гена-регулятора состоит в том, чтобы через белок-репрессор прекращать (запрещать) деятельность структурных генов, сгтнтезируюших мРНК. Реггрессор, кроме того, обладает способностью строго специфически связываться с определенными низкомолекулярными веществами, называемыми индукторами, или эффекторами. Если такой индуктор соединяется с репрессором, то последний теряет способность связываться с геном-оператором, который, таким образом, выходит из-под контроля гена-регулятора, и начинается синтез мРНК. Это типичный пример отрицательной формы контроля, когда индуктор, соединяясь с белком-репрессором, вызывает изменения его третичной структуры настолько, что реггрессор теряет способность связываться с геном-оператором. Процесс этот аналогичен взаимоотношениям алло-стерического центра фермента с эффектором, под влиянием которого изменяется третичная структура фермента и он теряет способность связываться со своим субстратом.

Механизм описанной регуляции синтеза белка и взажмоотношения реггрессора со структурными генами были доказаны в опытах с К coll на примере синтеза Р-галактозидазы (лактазы) — фермента, расщепляющего молочный сахар на глюкозу и галактозу. Дикий штамм R coli обычно растет на глюкозе. Если вместо глюкозы в ггитательную среду добавить лактозу (новый источник энергии и углерода), то штамм не будет расти, пока не будут синтезированы сосчьетстьующие ферменты (адаптивный синтез). При поступлении в клетку лактозы (индуктор) молекулы ее связываются с белком-репрессором и блокируют связь между репрессором и генсм-оператором. Ген-оператор и сщзуктурные гены при этом начинают снова футткционироватъ и синтезировать необходимую мРНК, которая

Рис 1413. Регуляция синтеза белка путем репрессии (схема). Обозначения те ж, что на рис. 14.12.

«дает команду» рибосомам синтезировать Р-галактозидазу. Одновременно ген-регулятор продолжает вырабатывать реггрессор, но последний блокируется новыми молекулами лактозы, поэтому синтез фермента продолжается. Как только молекулы лактозы будут полностью расщеплены, реггрессор освобождается и, поступив в ДНК, связывает ген-оператор и блокирует синтез мРНК, а следовательно, синтез Р-галактозидазы в рибосомах.

Таким образом, биосинтез мРНК, контролирующий синтез белка в рибосомах, зависит от функционального состояния репрессора. Этот репрессор представляет собой тетрамерный белок с общей мол. массой около 150000. Если он находится в активном состоянии, т.е. не связан с индуктором, то блокирует ген-оператор и синтеза мРНК не происходит. При поступлении метаболита—индуктора—в клетку его молекулы связывают репрессор, превращая его в неактивную форму (или, возможно, снижают его сродство к гену-оператору). Структурные гены выходят из-под запрещающего контроля и начинают синтезировать нужную мРНК.

Как было указано, концентрация ряда ферментов в клетках резко снижается при повышении содержания отдаленных конечных продуктов, обгжзующихся в цепи последовательных ферментативных режютий. Такой эффект, получивший название репрессии ферментов, часто наблюдается при реакциях биосинтеза. В этих случаях молекулы репрессора, также образующиеся в рибосомах ядра по «команде» гена-регулятора, являются неактивными и сами по себе не обладают сшоссбностъю подавлять деятельность гена-оператора и, следовательно, всего оперона, но приобретают такую способность после образования комплекса с конечным или одним из конечных продуктов биосинтетического процесса (см. рис. 14.13).

Конечный продукт выступает, таким образом, в качестве корепрес-сора. Имеются данные, что в качестве корепрессоров в синтезе ферментов обмена аминокислот, по-видимому, выступает не только свободная аминокислота как конечный продукт биссинтетической реакции, но и комплекс ее с тРНК — аминоанил-тРНК.

В регуляции экспрессии структурных генов