Участки днк, контролирующие транскрипцию

Синтез РНК направляется РНК-полимеразой, которая связывается с промоторным участком ДНК и начинает транскрипцию матричной цепи ДНК, которая продолжается вплоть до достижения терминаторно го участка. Таким образом, контроль уровня данной мРНК в клетке осуществляется через взаимодействие с промотором. Однако в контроле транскрипции может участвовать и терминатор, если он расположен на участке между промотором и самим регулируемым геном. В следующих разделах будут обсуждаться оба названных типа регуляции. Участки нуклеотидной последовательности, узнаваемые холоферментом РНК-полимеразы и существенные для инициации транскрипции были локализованы с помощью определения последовательности фрагментов ДНК, которые при связывании фермента оказываются защищенными от действия нуклеаз. Сравнение большого набора таких последовательностей показывает, что не существует единой промоторной последовательности. Многие различающиеся по структуре последовательности ДНК могут с различной эффективностью узнаваться РНКполимеразой, что отражает известные различия в характеристических значениях максимального уровня транскрипции различных транскрипционных единиц. В то же время такое сравнение позволяет выявить некоторые структурные особенности, общие для большинства известных промоторов (обобщенные последовательности), необходимые для взаимодействия с РНК-полимеразой. На рис. 15.3 показаны обобщенные последовательности промоторных участков, узнаваемых холоферментом РНК-полимеразы E.coli. Транскрипция начинается с нуклеотида, обозначенного + 1. Последовательности, необходимые для взаимодействия с РНК-полимеразой, находятся в этом положении в области — 10

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 171

Рис. 15.3. Общая структура промоторов Е. coli. Отмечены общие последовательности, содержащие высококонсервативные нуклеотиды. Показаны последовательности, входя-	щие в состав некодирующей цепи, комплементарной той, которая используется РНКполимеразой в качестве матрицы. Подробности - в тексте.

(ТАТААТ - так называемый Прибнов-бокс) и — 35 (TTGACA). Мутации, влияющие на промоторную активность, почти всегда либо локализованы в этих участках, либо изменяют расстояние между ними. Считается, что области — 10 и — 35 промоторов узнаются белком σ, необходимым для точной инициации транскрипции. После узнавания промотора в нативной «закрытой» спирали ДНК холофермент РНК-полимеразы образует «открытый комплекс», в котором произошло плавление небольшого участка спирали из 16-18 п.н. Этот район помечен на рис. 15.3. В него входит нуклеотид +1 матричной цепи и часть Прибнов-бокса.

Терминация синтеза РНК осуществляется на специальных последовательностях ДНК (терминаторах). Анализ последовательностей, расположенных на 3'-конце РНК-транскриптов, позволяет выявить общие структурные особенности, дающие основания полагать, что прежде, чем быть узнанными, терминаторные последовательности считываются РНК-полимеразой. Часто эти транскрипты заканчиваются цепочкой уридиновых нуклеотидов, которой предшествует участок, содержащий внутренние взаимно комплементарные последовательности в противоположных ориентациях. Как известно, такие последовательности способны образовывать шпилечные структуры. Область «шпильки» обычно обогащена GC-парами, придающими этой структуре большую стабильность. Примеры строения 3'-концов некоторых транскриптов представлены на рис. 15.4.

Движение РНК-полимеразы вдоль ДНК в ходе транскрипции сопровождается перемещением участка расплавленной ДНК, в котором 3'-концевая область синтезируемой РНК связана водородными связями с матричной комплементарной цепью ДНК (рис. 15.5, А). После считывания терминаторного участка в области комплементарных взаимодействий между матричной цепью ДНК и образовавшимся РНК-транскриптом может произойти резкая перестройка, связанная с образованием новой системы водородных связей («шпильки»), как показано на рис. 15.5, Б. Эта перестройка может приводить к терминации транскрипции. Как это происходит в деталях, пока неизвестно. Считают, что непосредственно перед терминацией возникшая шпилечная структура узнается белком NusA - одним из компонентов РНК-полимеразы. Образование РНК-шпильки может вызывать сужение области плавления ДНК