Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

15. Регуляция экспрессии генов у прокариот 203

Ключевые слова и понятия
Активатор Аллостерический переход Аттенуатор Аттенуация Белок активатор катаболитных генов (САР-белок) Белок -негативный регулятор Белок - позитивный регулятор Вариация фаз Гены Индукция фермента Индуктор Катаболитная репрессия Конститутивный мутант Корепрессор	Лизис или лизогения Обобщенная последовательность Оператор Оперон Палиндром Полярный эффект Прибнов-бокс Промотор Регуляторный белок Регуляторный центр Репрессор Терминатор Сопряженная транскрипция - трансляция Шпилька Эффектор

Задачи

15.1. Прокариотические организмы располагают следующими типами регуляторных элементов: репрессоры, активаторы, корепрессоры, промоторы, операторы, аттенуаторы и терминаторы. Какие из этих элементов по-вашему могут быть вовлечены в регуляцию всех транскрипционных единиц? всех оперонов? всех аттенуируемых оперонов? 15.2. Опишите фенотипические проявления следующих частичных диплоидов Е. coli в терминах наличия или отсутствия ферментативных активностей : 15.3. Проведите классификацию следующих регуляторных элементов на негативные и позитивные (по отношению к контролю транскрипции):

(а) продукт гена N фага λ (б) продукт гена cro фага λ (в) триптофанил-тРНК-синтетаза (г) триптофан (д) продукт гена cII фага λ (е) продукт гена lacI (ж) фенилаланил-тРНК^Р^h^е(з) тРНК^Р^h^е(и) р-фактор (к) σ-фактор (л) продукт гена rесА (м) ß-галактозидаза (н) сАМР (о) продукт гена Q фага λ (п) продукт гена cI фага λ (ρ) ген lacO (с) ген OR фага λ (т) лидерная последовательность trp-оперона 15.4. Продукция фермента S у E. coli регулируется генами А, В и С. Гены А и В действуют в цис-положении, а ген С -как в цис-, так и в транс-положении, (а) Что можно сказать о природе генов А, В и C? (б) Удается выделить мутанты по генам В и С, характеризующиеся конститутивным синтезом фермента S. В то же вре-

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

204 Экспрессия генетического материала

мя любые мутации гена А сказываются только на снижении продукции S-фермента независимо от условий культивирования. Что еще можно сказать о генах А, В и С? (в) Что можно сказать о природе регуляции фермента S, если введение делеции в ген С приводит к полному прекращению синтеза фермента S? 15.5. Определите фенотип штаммов фага λ, несущих мутации в следующих генах: 15.6. Известно, что ген А кодирует диффундирующий продукт, регулирующий синтез фермента X, а гены Ρ и S -соответственно промотор и регулятор, контролирующие ген X. Заполните таблицу и предскажите характер продукции фермента Х-индуцибельный, неиндуцибельный или конститутивный. 15.7. Клетки Е. coli, несущие профаг λ с температурочувствительной мутацией в гене ei [E. coli (λсI^ts)], жизнеспособны в форме лизогенов при 30°, а при 42° лизируются и высвобождают фаговые ча-

стицы. Штамм E. coli (λсI^ts N ^– О ^– ) при 30° развивается как нормальный лизоген, иммунный к суперинфекции фагом λ. При выращивании этого штамма на протяжении нескольких генераций при 42° и последующем тестировании на иммунность при 30° оказывается, что почти все клетки в популяции (99,9%) чувствительны к инфекции фагом λ, лизируются и высвобождают потомство инфицирующего фага. В то же время клетки штамма E. coli (λсI^ts N ^– О ^–), вначале инкубируемые при 42°, а затем при 30°, вновь приобретают иммунитет к инфекции фагом λ при 30° с частотой около 1 % на генерацию. Основываясь на ваших знаниях о регуляции фага λ, предложите гипотезу, удовлетворяющую этим наблюдениям. Как проверить вашу гипотезу? 15.8. Какой из механизмов регуляции транскрипции, рассмотренных в этой главе, может быть, с вашей точки зрения, характерен только для прокариот? 15.9. Некоторые мутации, картируемые в гене lad E. coli, лишают клетки способности использовать лактозу в качестве источника углерода. В частичных диплоидах, содержащих аллель lacI ^+ , эти мутации, обозначенные lacI^S (признак - суперрепрессия), проявляются как доминантные (то есть придающие диплоиду скорее мутантный, чем нормальный фенотип). Предложите гипотезу, учитывающую свойства мутаций 1асI ^S. Ваша гипотеза должна иметь предсказательную силу. Каковы предсказания, которые можно сделать на основании вашей гипотезы? Как их проверить экспериментально? 15.10. Первые данные, полученные Жакобом и Моно о рецессивном характере мутаций lacI^– , вполне согласуются с предположением о том, что ген lacI ^+ кодирует репрессорную молекулу РНК, которая предотвращает транскрипцию, взаимодействуя с операторной ДНК с образованием R-петли или связываясь с операторной мРНК и тем самым блокируя дальнейшую транскрипцию оперона. Предложите генетические (не биохимические !) эксперименты, с помощью которых можно было бы установить, является ли lac-репрессор белком или РНК.