CAP J РНК-лолимеразы

Оператор

Ген z

Последовательность оператора FMET Met

PP;. A A U U G U G A G С G G A U A AC A A U U U С AC А С A G G A A AC A G С U AUG ACC AUGv FIE Tbr Asp SER LEU Ala

' А О U A~COF G A U U СА" С U G G '

G С

A T

T С

Т • А

G • С

А . Т

G • С

Т • А

AATTAATG TTAGGCACCCC «•»••••*•••

ТТААТТАС AATCCGTGGGG

А . Т

С • G

Т • А

С • G

А • Т

A G

Т А

С G

РИС. 15-4. А. Нуклеотидная последовательность /ас-промоторно-операторного участка хромосомы Е. coli [43]. Показаны предполагаемые положения гена /, промотора с участками связывания САР- и РНК-полимеразы, оператора и начало гена z ((3-галак-тозидазы). Обратите внимание на два участка, обладающих вращательной симметрией второго порядка (отмечены горизонтальными линиями) и на повторяющийся пентамер. Б. Нуклеотидная последовательность молекулы мРНК, синтезированной на /ас-промо-торно-операторном участке мутантного штамма Е. coli с измененным промотором [46, 47]. Место инициации синтеза пептида обозначено символом fMet. Показаны также кодоны для последующих аминокислот N-концевого участка [3-галактозидазы [46]. В. Крестообразная структура, которая может образовываться при выпячивании комплементарных цепей ДНК в САР-связывающем участке. САР — белковый активатор

катаболизма (сАМР-связывающий белок).

ность операторного и промоторного участков. Обратите внимание на расположенный на левом конце ряд кодонов, определяющих последовательность пептида Glu-Ser-Gly-Gln-стоп. Эта последовательность соответствует С-концевой последовательности репрессора, синтез которого кодирует i-ген. На правом конце находятся три кодона, кодирующие формил-Ме^ТЬг-Ме^Н-концевую последовательность |3-галакто-зидазы, за синтез которой отвечает 2-ген. Была расшифрована также последовательность 63 оснований фрагмента мРНК, считываемого с данного участка /ас-оперона [42]. мРНК-транскржгт, как это показано на рис. 15-4, начинается с операторного участка1). Инициаторный кодон гена z отстоит от конца на 39 нуклеотидов. Фрагмент с расшифрованной последовательностью нуклеотидов кодирует синтез восьми аминокислот галактозидазы.

Нуклеотидная последовательность в операторном участке была установлена [43] путем расщепления ДНК дезоксирибонуклеазой в присутствии репрессорного белка. Будучи связанным, репрессор защищает участок, состоящий из 27 нуклеотидных пар (показано на рисунке). Поразителен тот факт, что центральная часть оператора располагается в участке с вращательной симметрией второго порядка (гл.2, разд. Г, 11). В результате цепь ДНК оказывается способной образовывать петли, благодаря которым структура ДНК приобретает крестообразную форму (рис. 2-30 и 15-4) [44]. Есть все основания думать, что такая структура может легче связываться с тетрамерным репрессор-ным белком, чем линейная форма.

Переход линейной двойной спирали в крестообразную структуру \ требует значительного распрямления спирали, откуда следует, что молекулы с отрицательными супервитками ДНК должны связывать ре- . прессор более прочно, чем ДНК без суперспиральных витков (гл. 2, разд. Г,9). Экспериментальные данные указывают на то, что развер-1 тывание /ас-репрессором может осуществляться всего лишь на 40—90°. Таким образом, связывание /ас-,репрессора сопровождается, по-видимому, слабым нарушением двухспиральной структуры [45]. Тем не менее . симметрия второго порядка имеет, по-видимому, важное значение для , прочного связывания двух субъединиц симметричного тетрамерного . белка.

Возможно также, что молекулы penpeccopa движутся вдоль цепей ДНК по законам одномерной диффузии и что симметрия операторного участка облегчает его узнавание белком, движущимся к нему в любом из двух направлений.

б. Положительный контроль

Роль важного регуляторного агента в бактериальных клетках играет циклический AMP (сАМР, гл. 7, разд, Д, 8). Примером процесса, опосредованного участием сАМР, может служить катаболитная репрессия. Сущность этого процесса состоит в ингибировании (катаболитом) транскрипции генов, детерминирующих синтез ферментов, необходимых для катаболизма лактозы или других энергетических субстратов, когда в среде присутствует глюкоза —? более эффективный источник энергии. Механизм этого процесса не известен, однако установлено, что в присутствии глюкозы концентрация сАМР снижается.

?> В действительности мРНК последовательность которой расшифрована, была выделена из штамма, несущего мутацию в области промотора. Считается, что у Е. colt дикого типа сайт инициации мРНК может быть локализован несколько левее.

2) От английского catabolyte activator protein (белок-—активатор катаболизма).

») О-т-аяглийского сАЛШreceptor protein (сАМР-рецепториый белок).

Было показано, что сАМР стимулирует инициацию транскрипции многих оперонов у бактерий. Эта реакция протекает с участием специального связывающего белка, для обозначения которого обычно используют сокращения САР2) или CRP3> [46]. Комплекс САР — сАМР^ по-вид