Reglarea transcrierii în prokaryotes. Reglementarea negativă și pozitivă a activității genei.
Unitatea de transcriere în procariote poate fi genele individuale, dar mai des ele sunt organizate în structuri numite operoni. Structura operonului include gene structurale secvențiale, ale căror produse participă de obicei la calea acvatică și la aceeași cale metabolică. De obicei, un operon are un set de elemente regulatoare de control suspensie (promotor de gene de reglementare, operatorul) care asigură transcrierea genei coordonarea și sinteza proteinelor corespunzătoare. Promotorul este situsul ADN responsabil pentru legarea la polimeraza ARN. În cazul procarioților, cele mai importante pentru reglarea transcripției sunt secvențele desemnate "-35" și "-10". Nucleotidele situate înainte de codonul de inițiere ( „în amonte“), înregistrată cu semnul „-“ și cu semnul „+“ - toate nucleotidele, începând cu primul codonului de inițiere (punctul de plecare). Direcția în care progresează procesul de transcriere se numește "în aval". Secvență notată «-35» (TTGACA), responsabil pentru recunoașterea promotorului ARN polimerazei și o secvență de „-10“ (sau box Pribnova) este partea care începe cu derularea dublu helix ADN. Structura acestei casete include cel mai adesea bazele TATAAT. Această secvență de baze se găsește cel mai adesea în promotorii procarioti, se numește consens.
Cutia TATA include adenina și timina, între care există numai două legături de hidrogen, ceea ce facilitează dezintegrarea lanțurilor ADN în această regiune a promotorului. În cazul substituției perechilor de baze în secvențele promotor indicate, eficacitatea și determinarea corectă a punctului de start transcripțional cu care enzima ARN polimerază inițiază sinteza ARN este încălcată. În prokariote, împreună cu promotorul, există și alte regiuni de reglementare: este un activator și un operator.
Operatorul este o regiune a ADN-ului cu care se leagă proteina represor, împiedicând transcripția ARN-polimerazei. În partea stângă a promotorului operon lactoză (activator) se leagă la o proteină catabolism activator (BAC, sau PAC în terminologia engleză, proteina activatoare catabolite), iar partea dreapta - cu ARN polimerază. Proteina BAC, spre deosebire de proteina represorală, joacă un rol pozitiv, ajutând ARN polimeraza să înceapă transcripția. Diferite variante de interacțiune a regiunilor de reglare cu enzime și proteine reglatoare sunt posibile, iar cele din urmă cu molecule numite inductori (efectori).
Reglementarea negativă și pozitivă a activității genei.
În funcție de natura interacțiunii operatorului și a proteinei reglatoare în prokaryotes, există două tipuri de reglare a activității genei în operon: negativă și pozitivă. Cu o reglementare negativă sau negativă, legarea proteinei reglatoare la operator reprimă operonul, iar atunci când este pozitiv, îl activează. La rândul său, atât inducerea cât și represiunea pot fi negative și pozitive. În caz de inducție negativă, inductorul face ca proteina de reglare să nu poată fi legată de operator, iar genele structurale sunt transcrise, de exemplu, în operonul de lactoză. Cu o reprimare negativă, proteina reglatoare dobândește proprietățile unui represor după interacțiunea cu corepresorul. Un astfel de corepresor în operonul de triptofan este triptofanul acumulat în celulă, interacțiunea cu proteina reglatoare conduce la suprimarea transcripției. Cu inducerea pozitivă sau pozitivă sub influența unui inductor, proteina reglatoare (apoinductorul) se leagă de operator și ajută transmițarea polimerazei ARN. În cazul represiunii pozitive, corepresorul inactivază apoinducerul și astfel ajută la stoparea transcrierii.
Din cauza transcrierii operonului. alcătuită din mai multe gene structurale, se formează o transcriere comună ca o moleculă de ARNm polistronic, toate aceste gene fiind exprimate într-o manieră coordonată.
Lactoză operon. Cea mai cunoscută metodă de reglare a transcrierii în bacterii este reglarea negativă folosind proteine represive, care este de obicei considerată ca un exemplu de operon lac. Lungimea operonului lactoză împreună cu gena de reglare este de 6000 bp. Intre gena lac de reglementare 1 și prima genă structurală lac Z ko1tgroliruyuschie sunt aranjate elemente, fiecare dintre care este format din mai multe zeci de perechi de baze. Promotorul este format din 85 bp. operator - de la 26 bp Partea stângă a promotorului se leagă de proteina activatoare (LHC sau CAP), iar partea dreaptă a ARN-polimerazei. Toate cele trei gene Z, Y și A sunt transcrise pe un singur K MPH policistronici, care sunt transmise secvențial proteinele corespunzătoare (galactozidaza-galactozida permează și transatsetilaza). Gena de reglare a genei, situată la o anumită distanță de partea de reglementare a operonului, are propriul promotor și terminator. Proteina tradus din ARNm al genei, numita represor deoarece se unește blocurile de operator calea ARN polimerazei la genele structurale, prevenirea transcripției.
Dacă lactoza este singura sursă de energie, represorul este inactivat prin adăugarea moleculelor sale la ea. În acest caz, promotorul rămâne deschis pentru promovarea ARN polimerazei și inițierea transcrierii genelor structurale ale operonului. Mutațiile din gena proteinei represoare conduc la o sinteză constitutivă a proteinelor de operon lactoză, deoarece represorul "nu interferează" cu ARN polimerază transcriind gene structurale.
Mecanismul considerat al reglării cu operon lac arată cum se activează sinteza proteinelor de operon lactoză când lactoza apare în mediu. Cu toate acestea, activarea nu se produce dacă furnizorul de carbon și energia din mediu este doar glucoză. Există un mecanism de reprimare a operonului lactoză, pe baza utilizării activării proteinei ATS. Această proteină joacă rolul de autoritate de reglementare pentru mai multe sisteme genetice responsabile de utilizarea de lactoză, galactoză și arabinoză, ca surse alternative de energie și carbon. Protein-activator îmbunătățește în mod semnificativ afinitatea ARN-polimerazei promotorilor respectivi după molecula de aderare cAMP (adenozinmonofosfaga ciclic). În prezența glucozei, nivelul cAMP rămâne scăzut, iar operonii responsabili pentru utilizarea lactozei, galactozei și arabinozei nu apar. Nivelul de AMPc în celulă crește ca dispariția glucozei (semnal „foame“) și proteina PAC cu molecula atașată AMPc ADN din regiunile promotor ale trei operons, creând una dintre condițiile necesare pentru începerea transcripției.
Recomandată de vizitatorii noștri:
Trimiteți-le prietenilor: