molekulyarka_4_laba_8-13

8.Позитивная регуляция синтеза белка на уровне транскрипции у прокариот (антитерминация и синтез специфических σ-факторов).

Позитивная регуляция может осуществляться путем связывания специфических белков с нуклеотидными последовательностями, расположенными в области промотора. Считается, что связанный активаторный белок способствует ассоциации РНК-полимеразы с промотором и, следовательно, увеличивает вероятность инициации транскрипции.

Антитерминация транскрипции – это подавление активности некоторых терминаторов. а некоторых терминаторах терминационные события могут быть предотвращены под действием специфических регуляторных белков, взаимодействующих с РНК- полимеразой. В результате антитерминации фермент продолжает синтезировать РНК за пределами термина тора. Это явление называется пропитыванием терминатора (этим же термином обозначают проскакивание рибосомой терминирующего кодона при супрессии). Антитерминация представляет собой особый регуляторный механизм. Различные белки (факторы антитерминации) позволяют РНК-полимеразе проскакивать определенные терминирующие последовательности. Та ким образом, контролируется способность фермента транскрибировать гены, расположенные за терминатором. Данный механизм характерен для регуляторных систем фагов.Для определенных генов описано два механизма активации. В первом случае белок-активатор узнает специфический сайт перед сигналом терминации в составе мРНК. Связываясь с транскриптом, белок взаимодействует также с РНК-полимеразой и влияет на нее таким образом, что терминатор становится незаметным для фермента . Во втором случае транскрипционных факторов узнает регуляторную участок рядом с промотором, взаимодействует с полимеразой и предотвращает опознанию терминатора, содержащейся сразу за стартом транскрипции.

Роль σ-субъединицы прокариотической РНК-полимеразы.

Присоединение РНК-полимеразы к промотору можно ускорить не только с помощью изменений промоторной области ДНК, но и воздействуя на структуру самой РНК-полимеразы. Для связывания с промоторными областями ДНК, основной фермент нуждается в еще одной субъединице — сигма (σ). Сигма-фактор значительно снижает сродство РНК-полимеразы к неспецифичным областям ДНК, и в то же время повышает ее чувствительность к определенным промоторам, в зависимости от своей структуры. С его помощью транскрипция начинается с нужного участка ДНК. У прокариот σ-субъединицы позволяют эффективно контролировать целые блоки генов. Являясь обычно конечным (реже – промежуточным) звеном какого-либо регуляторного каскада, они не детектируют изменение средовых условий сами, а полагаются в этом на другие белки.

9. Негативная регуляция синтеза белка на уровне транскрипции у прокариот. Индукция на примере lac-оперона.

Негативная регуляция инициации транскрипции, или репрессия, осуществляется белками-репрессорами, которые связываются с операторами. Поскольку последовательности оператора и промотора часто перекрываются, связывание репрессоров со своими операторами ограничивает доступ РНК-полимеразы к промотору, подавляя тем самым инициацию транскрипции.

Теория оперона была предложена на основании данных, полученных при изучении свойств лактозного оперона (laс-оперона) Е. coli, т.е. оперона, в котором закодированы белки, участвующие в усвоении лактозы. В присутствии глюкозы клетки Е. coli содержат менее 10 молекул этих ферментов на клетку. Перенос клеток на среду, содержащую лактозу, вызывает индукцию - увеличение количества молекул каждого из ферментов до 500.Теория оперона объясняет это явление следующим образом. В отсутствие индуктора (лактозы) белок-репрессор связан с оператором. А поскольку участки оператора и промотора перекрываются, то присоединение репрессора к оператору препятствует связыванию РНК-полимеразы с промотором, и транскрипция структурных генов оперона не идёт. Когда в среде появляется индуктор, т.е. лактоза, то он присоединяется к белку-репрессору, изменяет его конформацию и снижает сродство к оператору. РНК-полимераза связывается с промотором и транскрибирует структурные гены.

1.Лактозы нет 2. lac-репрессор активен 3. lac-репрессор + оператор = блокирование оператора 4. lac-оперон “выключен” 5. РНК-полимераза не строит мРНК

6. Нет синтеза ферментов Z, Y и A

или 1. Лактоза есть 2. lac-репрессор активный + лактоза

3. lac-репрессор неактивный 4. Оператор не блокирован

5. Оператор не блокирован 6. РНК-полимераза строит мРНК по генам z, y и a 7. Синтезируются ферментов Z, Y и A 8. Расщепление лактозы

9. Лактозы нет, см. вариант с выключенным опероном

10.Негативная регуляция синтеза белка на уровне транскрипции у прокариот. Репрессия на примере trp-оперона. Механизм аттеньюации.

Триптофановый оперон клеток E. coli, содержащий

пять структурных генов (А, B, C, D, E), необходим для образования трех ферментов, участвующих в синтезе триптофана. Эти ферменты являются репрессируемыми. Смысл этого способа регуляции: накопление в среде излишков продукта реакции (триптофана) “выключает” синтез белков-ферментов, синтезирующих этот продукт. Как и lac-оперон, trp-оперон “выключается” воздействием репрессора (trp-репрессора) на оператор. Однако, в отличие от lac-репрессора, trp-репрессор синтезируется в неактивной форме, поэтому не может сразу после своего синтеза блокировать оператор. В активную форму trp-репрессор переводит присоединение к нему