Прокариоты: инициация и регуляция транскрипции

реклама
Прокариоты:
инициация и регуляция
транскрипции
РНК-полимераза
Главный компонент
(core-фермент)
Элонгация
β
α
β’
α
ω
σ-фактор
Распознавание
промотора
1
2
4
3
b
a a
s4
b
s3
35
s2
s1
10
+1
UP-элемент
TTGACA
TGN
TATAAT
Субъединицы β и β’
• формируют активный центр фермента
• Связываются:
– с матричной цепью ДНК
– с новосинтезированной РНК
Субъединицы α
• 2 домена и линкерная область (ок. 20 ак)
С-концевые домены:
-связывание с ДНК
-взаимодействие с факторами
N-концевые домены:
-димеризация α
-связывание с β β’
σ-фактор
• распознавание промоторной последовательности
• привлечение на промотор главного элемента РНК-полимеразы
• расплетание дуплекса ДНК в области старта транскрипции.
Мультидоменный белок:
1
?
2
3
4
распознавание промотора
• Основной σ-фактор (σ70)
• Альтернативные σ-факторы
Альтернативные σ-факторы
• Гены ответа на тепловой шок
• Гены ассимиляции азота
• Имеют собственные последовательности
промоторов, отличающиеся от промоторов основного
σ-фактора
Последовательность промотора
UP-элемент
последовательно удлиненный -10
сть -35
сайт
последовательно
сть -10
-
TTGACA
TGN
TATAAT
С-концевой
домен α субъединиц
домен 4
σ-фактора
домен 3
σ-фактора
домен 2
σ-фактора
Этапы транскрипции
•
ДНК (2ая спираль) + σ-фактор
+ главный компонент РНКполимеразы = закрытый
промоторный комплекс
•
Расплетание ДНК – открытый
промоторный комплекс
•
Инициация транскрипции –
образование первых звеньев
цепи РНК
•
От РНК-полимеразы
отделяется σ-фактор
•
Элонгация
Факторы транскрипции
• Белки, связывающиеся с промотором и
регулирующие транскрипцию
• Большинство высокоспецифичны
• Большинство контролируют экспрессию
нескольких генов
• 3 механизма воздействия «стимул ->
фактор»:
• взаимодействие фактора с лигандом
• ковалентная модификация регуляторного белка
• регуляция гена фактора транскрипции
Взаимодействие фактора транскрипции
с лигандом
PurR
• PurR – регулятор
биосинтеза пуриновых
нуклеотидов
• Репрессор
• Связывание с сайтами в
присутствии лигандов
• имеет ДНКсвязывающий Nконцевой домен и
лиганд-связывающий Cконцевой домен
РНК-П
purF
сайт
-35 -10
Э
Эффектор
РНК-П
Э
Э
purF
-35 -10
сайт
Репрессия
Факторы транскрипции
Активаторы
Репрессоры
• Только активаторы
• Только репрессоры
• Либо активаторы, либо репрессоры
Механизмы активации
•
•
•
•
•
•
•
•
•
а)
Активаторы класса I
связываются с
последовательностью перед
UP-элементом
взаимодействуют с С-концевым
доменом a-субъединицы РНКполимеразы
б)
Активаторы класса II
связываются с
последовательностью перед
сайтом –35
взаимодействуют с доменом σ субъединицы
Активаторы, изменяющие
в)
конформацию промотора
связываются с
последовательностью между –
35 и –10 элементами промотора
взаимодействуют с доменом σ субъединицы
Механизмы репрессии
а)
• Стерическая помеха
б)
• Сворачивание ДНК
в)
• Репрессия активатора
Репрессор
Активатор
Обратная связь: положительная
• Пример: транскрипционный регулятор EutR,
контролирующий расщепление этаноламина
• Его ген находится внутри регулируемого
оперона eut (утилизация этаноламина)
eutS
PI
eutP
eutQ
eutT
eutD
eutM
eutN
eutE
eutJ
eutG
eutH
eutA
eutB
eutC
eutL
eutK
eutR
P II
Обратная связь: отрицательная
RbsR
• На примере
фактора
транскрипции
RbsR
• Рибоза –
эффектор
• Гены кодируют
высокоспецифичную
систему
транспорта рибозы
РНК-П
-35 -10
rbsD
rbsA
rbsC
rbsB
rbsK
rbsR
rbsD
rbsA
rbsC
rbsB
rbsK
rbsR
сайт
Репрессия
Рибоза
РНК-П
-35 -10
сайт
Дерепрессия
Скачать