§ 3. Принципы функционирования бактериального генома.
Функционирование опероновпроисходит по принципу равновероятностного выражения, то есть последовательного избирательного включения и выключения генов. Регуляция работы оперонов осуществляется путём прямой или обратной связи, вследствие чего различают индуцибельные иреспрессибельные опероны. Работа первых прямо зависит от наличия исходных субстратов: нет субстрата – оперон мол-чит, появился субстрат – оперон разблокирован и активно функционирует. Работа репрессибельных оперонов строится по пути: отсутствует конечный продукт синтеза – оперон работает, появился конечный продукт – оперон заблокирован и не функционирует.
Функционирование индуцибельных оперонов находится под негативным контролем гена-регулятора, который контролирует синтез белка-репрессора. Этот белок имеет 2 активных участка: одним из них белок-репрессор связывается с геном-оператором и блокирует работу этого оперона, а с другим участком может взаимодействовать индуктор, например, лактоза. При появлении в среде индуктора он связывается со вторым активным участком белка-репрессора, что вызывает его конформационные изменения и он становится неактивным, репрессияоперона устраняется, происходит активный синтез ферментов. Исчерпание запасов индуктора стимулирует ферментативное его отщепление от белка-репрессора, который вновь переходит в активную форму и блокирует работу соответствующего оперона.
4 из 7
Функционирование репрессибельного оперона также находится под контролем гена-регулятора, который кодирует синтез неактивно-го белка-апорепрессора. Последний также имеет 2 активных центра: один для взаимодействия с метаболитом (корепрессором), а другой – дляспецифического связывания с геном-оператором. В присутствии корепрессора ген-оператор функционирует и в конечном итоге образуется корепрессор, который связывается с белком-апорепрессором, переводит его в активную форму, вследствие чего блокируется работа оперона. Исчерпание запасов корепрессора ведёт к восстановлению неактивного состояния белка-апорепрессора и функция оператора возобновляется.
Система репарации бактериального генома представляет собой ферментативный комплекс, предназначенный для устранения по-вреждений генетического материала. Процесс восстановления клеточного генома (ДНК) называется репарацией. Система репарации обу-словливает относительную стабильность генома бактерий. Различают систему световой репарации, ферменты которой устраняют дефекты ДНК в присутствии видимого света, и систему темновой репарации, функционирующую в отсутствие видимого света. Сущность работы обеих систем состоит в обнаружении повреждённых участков ДНК, их вырезании, восстановлении повреждённых фрагментов на матрицесохранившейся нити ДНК и их соединении с неповреждёнными участками ДНК.
Систему темновой репарации условно подразделяют на дорепликативную и пострепликативную. Дорепликативная репарация вклю-чает следующие этапы: (1) обнаружение и надрезание повреждённого фрагмента ДНК эндонуклеазой; (2) удаление вырезанного фрагмента ДНК-полимеразой І; (3) синтез нуклеотидов по матрице второй сохранившейся нити при участии ДНК-полимеразы I или ДНК-полимеразы ІІІ; (4) соединение восстановленного фрагмента ДНК с основной нитью, осуществляемое лигазой. Пострепликативная репарация происходит путём рекомбинаций, при которых дефекты ДНК восполняются фрагментами неповреждённых нуклеоидов.