Регуляция экспрессии генов у прокариот 137
Рис. 91. Триптофановый оперон. Оперон регулируется двумя механизмами: репрессией и аттенуацией.
Д Аттенуация. Триптофановый оперон
Ранее считалось, что репрессия — единственный механизм регуляции экспрессии триптофанового оперона. Однако впоследствие стало известно о существовании ещё одного негативного механизма — аттенуации. Участок ДНК, отвечающий за этот вид регуляции, был назван аттенуатором (см. Рис. 92 ▼).
РНК-полимераза, избежавшая репрессии (к примеру, в результате спонтанной диссоциации активного комплекса trp-репрессор + корепрессор), инициирует транскрипцию на trp-опероне. После транскрипции сайта инициации трансляции происходит сборка рибосом на данном участке и трансляция лидерного пептида.
Если в клетке достаточно высокая концентрация триптофана (а значит, и ами-
ноацилированных trp-тРНКtrp), РНК-полимераза делает паузу на 92 нуклеотиде транскрипта и «дожидается» рибосомы, тем самым обеспечивается сопряжение процессов транскрипции и трансляции. Рибосома приближается к РНК-полимеразе и находится сразу позади неё. Приближение рибосомы и наличие в клетке trp-тРНКtrp препятствует формированию антитерминаторной шпильки 2 • 3 и приводит к появлению терминаторной шпильки 3 • 4. Эта шпилька препятствует дальнейшей транскрипции trp-оперона.
138Глава 7 Регуляция биосинтеза белка
Вслучае же, когда триптофана в среде мало, рибосома делает паузу на паре ко-
донов UGG (кодирующих именно триптофан), поскольку trp-тРНКtrp в среде отсутствуют. РНК-полимераза не встречается с рибосомой и продолжает двигаться. Транскрипция не останавливается, и сегменты 2 и 3 формируют антитерминаторную шпильку (2 • 3). При этом терминаторная шпилька не образуется. Транскрипция на trp-опероне не прекращается.
Рис. 92. Аттенуация на примере trp-оперона
Е «Сильные» и «слабые» промоторы
Скорость образования мРНК зависит от того, насколько часто идёт транскрипция кодирующего её гена. Эта частота различна у разных генов, так как их промоторы имеют разную «силу». Например, промотор lac-оперона «слабый», а промоторы оперонов, кодирующих белки, нужные клетке постоянно и в больших количествах, «сильные». На «сильных» промоторах будет чаще идти транскрипция, что приведет к образованию большого количества мРНК и далее — молекул белка. Сила промотора зависит от нуклеотидных последовательностей в боксах Прибнова и боксе –35, расстояния между ними и азотистых оснований в участке от +1 до +10.
Ж σ-Субъединица РНК-полимеразы
Присоединение РНК-полимеразы к промотору зависит не только от промоторной области ДНК, но и от структуры самой РНК-полимеразы. Например, набор тех генов, с промоторами которых будет связываться РНК-полимеразаа, определяется с помощью σ-субъединицы (сигма-субъединицы) этого фермента. Сигма-субъединица