1.5.6.1. Работу «домашнего хозяйства» пластид обеспечивают две негомологичные рнк-полимеразы.

Транскрипция пластидных генов обеспечивается двумя типами РНК-полимераз, одна из которых кодируется ядром растительной клетки, тогда как другая - пластидной ДНК.

Собственная РНК-полимераза пластид обладает типичными прокариотическими чертами и очень близка соответствующему ферменту E.coli. (Рис. 1.10). Она состоит из четырех типов субъединиц 2''' (у эубактерий из трех - 2'). Эти субъединицы кодируются в пластидном геноме. Структура фермента 2''' характерна лишь для пропластид и этиопластов. Такая РНК-полимераза не может узнавать промоторные области генов, для этого к ней должна присоединиться -субъединица. Она кодируется ядерным геномом и присоединяется к ферменту при освещении пластиды. У арабидопсиса выявлено как минимум три гена -субъединиц. Несмотря на ядерное кодирование, продукты этих генов имеют высокую гомологию с -субъединицами цианобактерий и эффективно распознают типичные промоторы прокариот. Ядерная локализация этих генов, вероятно, является результатом перемещения генетического материала пластид в ядро.

Поскольку в темноте и в пропластидах собственая РНК-полимераза пластид неактивна, то в этих условиях работает другая РНК-полимераза, которая кодируется ядерным геномом. Она представляет собой мономерный фермент, очень похожий на РНК-полимеразу бактериофагов Т3 и Т7. В геноме арабидопсиса идентифицирован ген, кодирующий эту РНК-полимеразу. Продукт данного гена имеет сигнальную последовательность импорта в пластиды.

Имеется своеобразное «распределение ролей» в работе двух РНК-полимераз пластид, которое обеспечивается различными промоторами пластидных генов. Оказалось, что все гены пластид можно разделить на три группы:

• гены, имеющие стандартные эубактериальные промоторы. К ним относятся почти все гены, обеспечивающие процесс фотосинтеза. Транскрипцию этих генов обеспечивает собственная РНК-полимера пластид.

• гены, имеющие нестандартные промоторы. Такие промоторы свойственны лишь немногим генам. Важно, что таким промотором снабжен rif-оперон, который содержит гены собственной пластидной РНК-полимеразы. Эти гены обслуживает мономерная РНК-полимераза фагового типа.

• гены, имеющие универсальные промоторы, которые успешно распознаются обеими РНК-полимеразами. Подобные промоторы характерны для большинства генов «домашнего хозяйства» пластид.

1.5.6.2. Транскрипция пластидной рнк - хорошо спланированный сценарий, регулируемый светом.

Можно предположить, что в пропластидах работает только РНК-полимераза фагового типа. Этот фермент обеспечивает экспрессию лишь немногих генов, в том числе собственной РНК-полимеразы пластид, однако она неактивна. Свет активирует РНК-полимаразу за счет присоединения -субъединицы и транскрипционная активность в пластидах избирательно увеличивается почти в 100 раз.

В дифференцированных хлоропластах транскрипция пластидных генов также регулируется весьма эффективно. Основным регулирующим фактором и в этом случае является свет. Для большинства пластидных генов максимальная транскрипционная активность приходится на предрассветные часы. С началом интенсивного освещения транскрипция ДНК хлоропластов заметно снижается, что, однако, не препятствует активной экспрессии пластидных генов.

На более поздних этапах дифференцировки пластид активность некоторых генов может блокироваться. Например, в амилопластах Acer pseudoplatanus происходит неравномерное метилирование пласитдной ДНК, в результате чего одни гены (в том числе 16S, psbA) продолжают нормально считываться, в то время как другие (rbcL, atpA, atpB, atpE, psaA) подвергаются практически полной репрессии. Подобная ситуация показана для хромопластов томата и перца. Таким образом, частичное метилирование пластидной ДНК может играть существенную роль в регулировании активности пластидных генов и преобразовании хлоропластов в другие формы пластид.