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 169

Рис. 15.2. Повышение продукции мРНК, кодирующей ß-галактозидазу, предшествует повышению уровня синтеза самой ß-галактозидазы. Постоянное присутствие индуктора необходимо для поддержания повышенного уровня мРНК, которая в отличие от сравнительно стабильного фермента подвержена быстрой	деградации. Обычный уровень ферментативной активности, характерный для клеток в отсутствии индуктора и необходимый для синтеза аллолактозы (естественного индуктора), обеспечивается единичной копией мРНК, синтез которой инициируется при прохождении репликативной вилки через область гена.

межуточных продуктов метаболизма лактозы (рис. 15.1), является собственно активным индуцирующим агентом. Низкий конститутивный уровень ß-галактозидазы, характерный для неиндуцированных клеток, достаточен для превращения лактозы в индуктор - аллолактозу.

После удаления индуктора из среды уровень соответствующей мРНК резко снижается в результате ее деградации до нуклеотидов под действием рибонуклеазы. Время полужизни мРНК составляет всего лишь несколько минут. Поэтому для поддержания уровня мРНК необходима постоянная индукция ее синтеза, уравновешивающего процесс быстрой деградации. Практически все прокариотические мРНК метаболически нестабильны. Эта нестабильность молекул мРНК в сочетании с аппаратом регуляции транскрипции обеспечивает клетке возможность избирательно синтезировать только необходимые белки.

Специфические механизмы регуляции экспрессии генов удалось установить благодаря сочетанию генетического и биохимического анализа ряда генетических функций, таких, как способность утилизировать альтернативные источники углерода, синтезировать определенные аминокислоты и другие метаболиты. Как отмечалось в гл. 7 и 8, генетическое картирование мутаций, влияющих на определенную метаболическую цепь, свидетельствует о том, что вовлеченные в нее гены часто располагаются в геноме в виде кластеров. Группировка функционально связанных между собой генов в кластеры, транскрипция каждого из которых инициируется на общем промоторе, позволяет осуществлять координированный контроль экспрессии этих генов. Транскрипция кла-

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

170 Экспрессия генетического материал

стера генов с образованием полицистронной мРНК обеспечивает одновременное появление после индукции сразу всех белков, необходимы для реализации соответствующей функции.

Генетический анализ механизмов регуляции экспрессии на примерах которые рассматриваются в этой главе, позволяет выявить существование трех различных типов регуляторных элементов.

1. Регуляторные белки-белки, влияющие на активность РНК-полимеразы в инициации или терминации транскрипции.

Эти белки могут оказывать как позитивное, так и негативное влияние на процессы инициации или терминации. Их активность часто контролируется с помощью специфического связывания низкомолекулярных эффекторов.

2. Эффекторы-небольшие небелковые молекулы, концентрация которых в клетке отражает особенности её состояния. В качестве эффекторов могут выступать сАМР, триптофан, аллолактоза и др.

3. Регуляторные последовательности-участки нуклеотидной последовательности, действуя на которые регуляторные белки влияют на уровень синтеза соответствующих мРНК (промоторы, терминаторы и др.)