13. Роль сигма-фактора

Одной из основных функций сигма-субъединицы является узнавание промоторов и плавление ДНК в районе стартовой точки транскрипции. Показано, что сигма-субъединица может также играть активную роль на последующих стадиях инициации, в том числе, в процессах инициации синтеза РНК и ухода РНКП с промотора. σ-фактор (субъединица) узнает промотор. Определяет специфичность связывания РНК-полимеразы с промотором. Связывается с -35 последовательностью и/или с ТАТА-боксом.

Может состоять и 4 частей, отвечающих за:

1. - Подавление неспецифичного связывания с ДНК

2. - (наиболее консервативный) связывается с -10 (ТАТА) боксом промотора

3. - (дополнительный) связывание с -10 (ТАТА) боксом

4. - связывание с -35 боксом

Каждая из этих частей (кроме 2) может отсутствовать. Чем больше kda σ-фактор, тем больше составляющих.

σ-фактор не связывается с UP-элементом!

Некоторые σ-факторы:

σ70 - Большинство генов

σ32 - Гены, активирующиеся при тепловом шоке

σ28 - Гены подвижности и хемотаксиса

σ38 - Гены стационарной фазы и ответа на стрессы

σ54 - Гены метаболизма азота

Инициация

1. Связывание холовермента (α2ββ`+σ) с промотором (закрытый комплекс)

2. Плавление ДНК (открытый комплекс)

3. Синтез короткой цепи РНК (ок. 10 п.н.) - абортивная транскрипция

4. Высвобождение σ - случайным образом по ходу транскрипции

5. Начало элонгации

14. Негативная и позитивная регуляция транскрипции.

Транскрипция у прокариот регулируется преимущественно на стадии инициации и связана с деятельностью регуляторных белков - активаторов и репрессоров транскрипции. В зависимости от характера взаимодействия оператора и регуляторного белка у прокариот различают два типа регуляции активности генов в опероне: негативную и позитивную. Они включают не только действие соответствующих регуляторных белков, но и ряда внутриклеточных метаболитов небелковой природы, рассматриваемых как корепрессоры и коактиваторы транскрипции.

При негативной, или отрицательной, регуляции связывание регуляторного белка с оператором репрессирует работу оперона, а при позитивной -наоборот, активирует его . В свою очередь негативной и позитивной могут быть как индукция, так и репрессия. В случае негативной индукции индуктор делает регуляторный белок неспособным связываться с оператором, и при этом структурные гены транскрибируются как, например, в лактозном опероне. При негативной же репрессии регуляторный белок приобретает свойства репрессора после взаимодействия с корепрессором. Таким корепрессором в триптофановом опероне служит накопленный в клетке триптофан, взаимодействие его с регуляторный белком приводит к подавлению транскрипции. При позитивной, или положительной, индукции под влиянием индуктора регуляторный белок (апоиндуктор) связывается с оператором и помогает РНК-полимеразе начать транскрипцию. В случае же позитивной репрессии корепрессор инактивирует апоиндуктор и тем самым способствует прекращению транскрипции.

Регуляторный элемент или молекулу, участвующие в качестве «посредников» в негативной регуляции, называют негативными регуляторами; элементы, осуществляющие позитивную регуляцию— позитивными регуляторами.

Наиболее хорошо изученный способ регуляции транскрипции у бактерий - негативная регуляция с использованием белков-репрессоров, которая обычно рассматривается на примере lac-оперона. Здесь негативная регуляция транскрипции наблюдается при достаточной концентрации глюкозы в клетке и в отсутствие избытка лактозы. Позитивная регуляция оперона состоит в индукции транскрипции, достигаемой посредством присоединения к промотору комплекса, состоящего из САР-белка (белок-активатор катаболических оперонов) и сАМР - универсального внутриклеточного регулятора многих метаболических процессов. Комплекс САР-сАМР связывается с ДНК в самом начале промотора непосредственно перед сайтом связывания РНК-полимеразы и способен многократно усиливать транскрипцию оперона.