Індукція sos відповіді потребує утилізації репресорних протеїнів.

Інтенсивне пошкодження ДНК бактеріальних хромосом запускає індукцію багатьох віддалено розміщених генів. Така реакція, що дістала назву SOS відповіді (с.XXX) є придатним прикладом демонстрації скоординованої регуляції генів. Багато індукованих генів залучені в репарації ДНК (див. Таблицю 25-6). Основними із регуляторних протеїнів є RecA протеїн і LexA репресор.

LexA репресор (Мв 22,700) інгібує транскрипцію всіх SOS генів (Рис.28-22), а індукція SOS відповіді вимагає видалення LexA. Цей процес не є простою дисоціацією від молекули ДНК у відповідь на приєднання невеликої молекули, як відбувається у випадку із описаним вище lac опероном. Навпаки, LexA репресор інактивується при самокаталізі специфічного Ала-Глу пептидного зв’язку, що призводить до утворення двох приблизно однакових протеїнових фрагментів.

Рисунок 28-22

SOS відповідь в E.Coli

Для ознайомлення з функціями багатьох перечислених тут протеїнів дивіться Таблицю 28-6. LexA протеїн у цій системі є репресором із наявним операторним сайтом (червоний колір) поблизу кожного гену. Через те, що ген recA повністю не репресується LexA репресором, нормальна клітина містить близько 1000 мономерів RecA. 1 – Серйозне пошкодження ДНК (як, наприклад, виклекане УФ опроміненням) призводить до призупинення синтезу ДНК і зростання кількості одноланцюгових дірок у молекулі ДНК; 2 – RecA протеїн приєднується до пошдоджених одноланцюгових ділянок ДНК, стимулюючи копротеазну активність протеїну; 3 – Після приєднання до ДНК RecA протеїн полегшує від’єднання і інактивацію LexA репресора. Після інактивації репресора починається індукція SOS генів, включно із геном recA; рівень RecA протеїну зростає у 50 -100 разів.

Підписи: Хромосома E.Coli; LexA репресор; 1 – Пошкодження ДНК призводить до утворення одноланцюгової діри; RecA протеїн; polB; dinB; uvrB; sul A; umu C,D; recA; lexA; dinF; uvrA;

Реплікація; polB; dinB; uvrB; sul A; umu C,D; recA; lexA; dinF; uvrA; 2 – RecA протеїн зв’язується із одноланцюговою ДНК; стимульований протеоліз; LexA репресор інактивується.

При фізіологічному значенні pH така автокаталітична реакція потребує наявності протеїну RecA. RecA не є протеазою в її класичному розумінні, але його взаємодія із LexA полегшує автокаталіз репресора. Цю функцію RecA протеїну часом називають копротеазною активністю.

RecA протеїн забезпечує функціональний зв’язок між біологічним сигналом (пошкодженням ДНК) і індукцією SOS генів. Серйозне пошкодження ДНК призводить до численних одноланцюгових дірок в молекулі ДНК, і лише із приєднанням до одноланцюгової молекули ДНК RecA протеїну полегшується від’єднання LexA репресора (Рис.28-22,б внизу). Приєднання RecA у місці пошкодження в кінцевому результаті активує його власну копротеазну активність і призводить до від’єднання LexA репресора і індукції SOS відповіді.

Під час індукіцї SOS відповіді у серйозно пошкоджених клітинах RecA також інактивує репресори, які у іншому випадку призводили б до поширення деяких вірусів, що заходяться у сплячому лізогенному стані всередині клітини бактерії -хазяїна. Цей випадок є вражаючим прикладом еволюційної адаптації. У репресорах типу LexA у специфічному місці Ала-Глу пептидного зв’язку також може відбуватися автокаталіз, а індукція SOS відповіді призводить до реплікації вірусу і лізису клітини, таким чином продукуючи нові віруси. Так бактеріофаг може швидко покинути понищену бактерійну клітину-хазяїна.