Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

182 Экспрессия генетического материала

Рис. 15.12. Регуляция содержания циклического AMP (cAMP) в клетке может осуществляться как на уровне синтеза из АТР, так и на уровне деградации до 5'-АМР. На каком из этих этапов осуществляется регуляция сАМР, связанная с содержанием глюкозы, неизвестно.

Изучение транскрипции генов lac in vitro с использованием lac-оперона, встроенного в ДНК трансдуцирующего фага λ, очищенной РНКполимеразы и очищенного САР-белка, показало, что САР-белок стимулирует транскрипцию только в виде комплекса с сАМР. Участок связывания комплекса САР-сАМР примыкает к промотору lac, о чем свидетельствует отсутствие влияния сАМР на транскрипцию мутантного lac-оперона, содержащего делецию L1 на участке от гена I до промотора, которая в то же время не сказывается на связывании с промотором РНК-полимеразы. Участок связывания САР-белка содержит последовательность, характеризующуюся симметрией второго порядка. Точечные мутации в этой последовательности подавляют способность комплекса САР—сАМР активировать промотор (рис. 15.9). САР-белок представляет собой димер и состоит из двух идентичных субъединиц, содержащих по 209 аминокислотных остатков. Считают, что активация РНК-полимеразы происходит в результате кооперативного связывания двух димеров САР—сАМР с инвертированными участками последовательности в вышеупомянутой области симметрии. В то же время некоторые другие опероны содержат лишь один центр связывания САР-бел-

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

/5. Регуляция экспрессии генов у прокариот 183

ка и не содержат симметричных последовательностей. Поэтому для их активации необходимо участие только одного димера САР—сАМР.

Для интерпретации активирующего действия комплекса САР—сАМР были предложены две модели. В одной из них предполагается, что САР—сАМР, связанный с ДНК, взаимодействует непосредственно с РНК-полимеразой, что облегчает образование так называемого открытого комплекса фермента с промоторной областью ДНК. При этом исходят из того, что РНК-полимераза сама по себе эффективно образовать такой комплекс не может. Другая модель построена на представлении о том, что САР—сАМР при связывании изменяет структуру самого промотора, который после этого оказывается способным взаимодействовать с РНК-полимеразой. Имеется ряд аргументов в пользу каждой из этих моделей, и не исключено, что активация транскрипции САР-белком в различных оперонах может осуществляться разными способами.

Подводя итоги, можно отметить, что для регуляции экспрессии lacоперона используются два типа контролирующих факторов, каждый из которых в свою очередь находится под влиянием условий среды. Взаимодействие репрессор—оператор можно назвать регуляцией по принципу «все или ничего». В клетке присутствует всего лишь около 10 молекул репрессора, которые быстро инактивируются даже при низких концентрациях индуктора-производного лактозы. Система взаимодействия комплекса САР—сАМР с соответствующим центром связывания дает возможность более плавно регулировать частоту инициации транскрипции. При низкой концентрации сАМР эта частота невелика, поскольку большинство молекул белка-активатора САР неактивны. При повышенном уровне сАМР значительная доля белка существует в форме комплекса САР—сАМР, заметно повышающего частоту инициации транскрипции генов оперона.