7. Белки-репрессоры транскрипции.

Существуют б-ки, способные выключать гены. С исторической т. зрения, эти отрицательные регуляторы в действит-ти были обнаружены первыми(чем б-ки – активаторы).И их действие сходно с действием активаторов, за искл. того, что оно имеет обратный эффект.

Примером явл-ся, репрессор лактозы, б-к LacI. Лактоза-еще один тип сахара, на кот-ом м. расти E.coli. Когда лактоза не дост-на, б-к LacI вступает в соед-е с участком ДНК, располож. между промотором и генами, предназнач-ми для использования лактозы. Участок, где репрессор присоедин-ся к ДНК назыв-ся оператором. Репрессор блокирует присоединение РНК-полимеразы просто встав на ее пути.

Если присутств. лактоза, то она соед-ся с б-ом LacI. Б-к LacI после этого меняет форму и отсоед-ся от ДНК. Теперь РНК-полимераза м. присоед-ся к ДНК и включ-ся гены, предназнач-ые для использования лактозы. Т.о. : если лактоза имеется в наличии, включ-ся гены для ее использования, если отсутств.- то отключ-ся.

(Схема)Б-к репрессор LacI обнаруживает лактозу

8. Сигнальные молекулы для белков-регуляторов транскрипции.

Независимо от того, явл-ся ли белок-регулятор – активатором или репрессором, необходимо обеспечить его сигналом. Наиб. распростран. способ – использовать какую-либо небольшую мол-лу, кот. подходит к уч-ку присоединения на регуляторном белке. Такая молекула назыв-ся сигнальной мол-лой. В случае использования для роста какого-либо питат-ого в-ва, очевидным выбором явл-ся мол-ла самого этого питат. в-ва. Это верно для лактозы репрессора и мальтозы активатора. Когда какой- либо б-к-регулятор присоед-т к себе сигн. мол-лу , то он изменяет свою форму.

Регуляторн. б-ки имеют 2-е альтернативных формы: соединяющихся с ДНК и несоедин-ся с ДНК. Присоединение или потеря маленькой сигн. мол-лы заставляет больший б-к переходить из одной альтернативной формы в др. Б-ки, осуществл-щие регулиров-е сменяя форму т.о., назыв. аллостерическими б-ми.

9. Присоединение регуляторных белков к днк.

Регуляторн. б-ки имеют 2-е альтернативных формы: соединяющихся с ДНК и несоедин-ся с ДНК. Присоединение или потеря маленькой сигн. мол-лы заставляет больший б-к переходить из одной альтернативной формы в др. Б-ки, осуществл-щие регулиров-е сменяя форму т.о., назыв. аллостерическими б-ми.

(Схема)Регуляторный б-к и уч-к присоединения.

Больш-во регуляторных б-ов имеют по 2е или по 4 субъединицы. Все эти субъединицы образуют сигнальную мол-лу и затем все вместе меняют форму.

Поск-ку существует четкое кол-во субъединиц б-ов, присоединяемых к ДНК, распознаваемый уч-ок ДНК также дублируется- или что то в эт. роде. В действит-ти распознаваемый уч-ок явл-ся не прямым, а обратным повторением. Это происходит вследствие того, что субъединицы регуляторного б-ка соедин-ся др. с др. по принципу голова к голове, а не голова к затылку. Соотв-но, две белковые мол-лы оказыв-ся направленными в противоположн. стороны. Поск-ку они имеют идентичные участки соедин-я с ДНК, они распознают одну и ту же последоват-ть оснований, но только в обратных направлениях.

Поэтому, одна белковая субъединица присоед-ся к распознаваемой послед-ти на матричной нити двунитевой спиральной ДНК, а ее партнер присоед-ся к такой же послед-ти, но на нематричной нити ДНК, направлен. в противоположную сторону.

На практике это выглядит проще, потому,что мол. ДНК- двойная спираль, кот. вращается, чтобы дать возм-ть б-кам присоед-ся к ней. Несмотря на то, что 2е распознаваемые послед-ти располагаются на разн. нитях, они заканчиваются на одной и той же стороне мол. ДНК.

Обращенные повторы обеспечивают взаимод-е с субъединицей б-ка(рисунок).

10. Сrр-белок - пример белка глобального регулирования.

До сих пор мы рассматривали мех-мы управл-я генами для осущ-я единств-ой функции – использование опред-ого сахара для роста бактерий. Теперь рассматр-ем координированную регуляцию большой гр.генов. Так эта регуляция назыв. глобальной регуляцией, а ответствен. за это б-ки – глобальные регуляторы.

Б-к глоб-ого регулир-я – Crp отвечает за выбор питат.в-в, кот. должны использ-ся для роста бакт. E.coli.

Глобальное регулирование – управление большой гр. генов в ответ на одни и те же внешн. воздействия. Б-к глоб. регулирования – б-к, регулирующий экспрессию мн. генов в ответ на один и тот же сигнал.

Мног. бакт. способны расти на широком ассортименте возм-х сахаров, таких к. фруктоза(фруктовый сахар), лактоза, мальтоза и глюкоза. Если из смеси глюкозы, мальтозы лактозы, бакт-я E.coli будет использовать глюкозу и проигнорирует остальные, то это означает, что когда доступна глюкоза, гены для использ-я всех остальных сахаров будут отключены.

Crp- белок явл. глобальным активатором, необх-м для включ-я генов, предназначенных для использования мальтозы, лактозы и всех альтернативных глюкозе пит-х в-в. Crp- аллостерический б-к. Для того, чтобы присоедин-ся к ДНК и активировать гены, Crp- б-к должен сначала присоед-ся к сигнальной мол-ле, кот. назыв-ют циклический АМФ. Сrp-б-к – рецептор циклического АМФ. Цикл. АМФ явл-ся глобальным сигналом того, что у клетки закончилась глюкоза, ее любимый источник энергии. Только в такой ситуации могут быть вкл. гены для использ-я других питат.в-в.

(рисунок) Crp соед-ся с цАМФ

Соотв-но, чтобы включ. гены для использ-я любого отд-ого сахара, например, лактозы, одновременно понадобится индивид-ый сигнал, т.е. наличие лактозы, и глобал. сигнал, т.е. цАМФ, кот. сигнализирует о необх-ти в питат.в-ве. На практике больш-во генов реагир-ют на 2а сигнала, а иногда и больше. Обычно один сигнал- специфичный, а др. носит общий хар-р и касается множества генов.

(Рисунок) Гены Lac-двойное регулирование