Жизненный цикл фага ? является прекрасным примером хорошо изученной системы регуляции транскрипции в масштабе хотя и небольшого, но целого генома. После проникновения в бактериальную клетку линейная ДНК бактериофага ? замыкается в кольцо бактериальной лигазы. Геном ага содержит гены, отвечающие за синтез белков головки и хвоста фаговой частицы, репликацию фаговой ДНК, лизис бактерии, рекомбинацию (встраивание фаговой ДНК в бактериальный геном), и несколько регуляторных генов, кодирующих факторы транскрипции (рис. 5.6).

Сразу после инфекции РНК-полимераза связывается с двумя сильными промоторами PR и PL (рис. 5.6), из которых происходит транскрипция в противоположных направлениях на генах СRO и N соответственно (рис. 5.7). Оба гена заканчиваются терминаторами, но только появляется белок N, он выполняет роль антитерминатора? обеспечивает игнорирование РНК-полимеразой сигналов терминации, и продолжает синтезировать полицистронну мРНК на сИИИ и генах рекомбинации (с промотора PL) и СИИ, генах репликации и Q (с промотора PR). После этого возможно разветвление на два альтернативных пути. Рассмотрим сначала путь лизогении. Продукт гена СИИ? активатор транскрипции, который обеспечивает связывание РНК-полимеразы со слабым промотором PRЕ. Из этого промотора (в направлении, противоположном направлению транскрипции СRO, рис. 5.6) транскрибируется ген си, продуктом которого является белок ?-репрессор. Кроме того, белок СИИ активирует ген интегралы (содержится среди генов рекомбинации)? фермента, обеспечивающего внедрение фаговой ДНК в геном клетки-хозяина. Продукт гена сИИИ защищает белок СИИ от бактериальных протеаз, т.е. повышает время жизни активатора. Так, при высокой концентрации СИИ появляется определенное количество ?-репрессор, а фаговой ДНК встраивается интегразой в бактериальный геном (рис. 5.7). бели клетки (вместе со встроенной фаговой ДНК), происходит активация определенной бактериальной протеазы, которая гидролизует молекулу репрессор, результатом чего является потеря его сродства к ДНК. Вследствие освобождения промоторов PR и PL РНК-полимераза связывается с ними и начинает транскрибировать гены cro и N, то есть опять возникает ситуация, наблюдается сразу после инфекции? срабатывают гены рекомбинации, СИИ, репликации и ген Q. Но при этом белок СИИ швидкдеградуеться протеазами, не успевая активировать синтез репрессор. Такая же ситуация (высокая активность протеаз) может, конечно, реализовать сразу после инфекции.

Белок Cro заполняет те же операторные участки между промоторами PR и PRM, но теперь это взаимодействие окончательно выключает синтез рэп рессора из промотора PRM. Дальнейшее заполнение операторов при росте концентрации Cro выключает транскрипцию cro и генов справа от него, так же, как и генов слева от N за счет связывания Cro с операторами в зоне промотора PL. Но главный результат активности cro заключается в появлении белка Q.

Еще один промотор PR "является настоящему сильным, но сразу за ним
находится терминатор? РНК-полимераза в отсутствии Q синтезирует из этого промотора короткий нефункциональный транскрипт. Белок Q работает как антитерминатор, обеспечивая преодоление этого барьера. В результате происходит синтез полицистроннои мРНК на генах лизиса и белков оболочки (справа от Q), параллельно активность генов рекомбинации обеспечивает вырезание фаговой ДНК, а генов репликации? ее амплификации: осуществляется сбор фаговых частиц и лизис клетки.

Рассмотрена достаточно сложная система регуляции транскрипции сравнительно простого генома бактериофага ? должен дать представление о том, насколько усложняется общая система регуляции транскрипции у бактерий и тем более? в эукариот. На самом деле сложность общих систем внутриклеточной регуляции, которые зависят от тонкого баланса большого количества разнообразных воздействий, остается весьма далекой от окончательного понимания.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+