Генная регуляция (лактоза)

 

Структурный ген А….А Полимераза РНК………G иРНК для энзима 1….L

Структурный ген В…..В иРНК для репрессора…..Н иРНК для энзима 2….М

Структурный ген С…..С Рибосомный комплекс…I иРНК для энзима 3….N

Область оператора……D Белок-репрессор………..J Энзим 1…………L₁

Область промотора…...Е Молекула лактозы………К Энзим 2…………L₂

Регуляторный ген…….F Энзим 3…………L₃

 

Генная регуляция (триптофан)

Мы рассмотрели деятельность лак-оперона, который является группой генов, участвующих вместе в генной регуляции. Здесь мы изучим оперон, кото­рый управляет синтезом аминокислоты триптофана. Этот оперон называется трп-опероном.

Ешерихия коли (Eschericia coli) - бактерия, которая син­тезирует триптофан - важную аминокислоту. Эта бактерия использует в производстве триптофана пять энзимов. Рас­смотрим сначала регуляцию синтеза тремя из них.

На схеме показано, как оперон участвует в синтезе трех энзимов триптофана. Три структурных гена А, В и С (А, В, С) задают генетические коды для этих энзимов. К структурным генам примыкает зона, называемая облас­тью оператора (D), который включает и выключает струк­турные гены. Слева от оператора находится область, на­зываемая областью промотора (Е). Энзим РНК полимераза (G) соединен с промотором, он участвует в син­тезе иРНК. Если двигаться дальше по хромосоме, то на не­котором отдалении от остальной части трп-оперона мы видим структуру, называемую регуляторным геном.

Рассмотрев гены, участвующие в работе трп-оперо­на, теперь изучим, как они работают вместе в отсут­ствие триптофана. На первой схеме показан механизм генной регуляции, когда клетке не хватает триптофана (К). В регуляторном гене (F) происходит транскрипция и продуцируется нить иРНК (Н). Мы видим, что эта нить образует комп­лекс со своей рибосомой (I). Результатом трансляции этой нити является белок-репрессор (J).

Репрессор не оказывает воздействия на гены оперона, так как он не может соединяться с ними. Следова­тельно, полимераза РНК (G) может передвигаться за оператор (D) и активировать структурные гены. Эти гены подвергаются транскрипции, что приводит в результате к транскрипции нитей иРНК для синтеза энзимов 1,2 и 3 (L, М и N). Эти молекулы иРНК транслируются, и бактерия получает энзимы, необходимые для синтеза трип­тофана (L₁, М₁ и N₁).

Как уже упоминалось, эти три энзима входят в число пяти энзимов, используемых в синтезе триптофана (К). Заметьте, что в этом механизме трп-оперон активируется в отсутствие триптофана, тогда как активация лак-оперона происходит при наличии лактозы.

Теперь перейдем к нижней половине схемы и изучим генную регуляцию при наличии триптофана. Мы видим, что синтез энзима прекращается, когда при­сутствует триптофан. Генная регуляция предотвра­щает ненужное продуцирование энзимов.

В нижней части схемы мы снова видим структурные гены А, В и С, оператор (D), промотор (Е) и регуляторный ген (F). Как и прежде, регуляторный ген выполняет транс­крипцию молекулы иРНК (Н) в рибосоме (I), и при этом про­дуцируется репрессор (J).

Но в этом случае ситуация несколько изменяется. Молекула триптофана (К) соединяется с репрессором (J), что позволяет комплексу «триптофан — репрессор» (J — К) изменить свою структуру и примкнуть к оператору (D). Этот комплекс блокирует прохождение энзима полимеразы РНК (G), и она не может активировать структурные гены. Таким образом, эти гены не могут осуществить транскрипцию ни­какой молекулы иРНК, и энзимы, необходимые для синте­за триптофана, не производятся.

В том, что энзимы не производятся, когда триптофан уже содержится в клеточной среде, есть свой биохими­ческий смысл, заметим также, что триптофан оказывается дополнительным репрессором, так как позволяет белко­вому репрессору блокировать синтез энзима. Когда трип­тофан использован клеточным окружением, энзимы, син­тезирующие триптофан, снова продуцируются.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Какую структуру имеет ген у прокариотических клеток?

2. Какой процент ДНК прокариот отвечает за экспрессию генов?

3. Какие молекулы принимают участие в регулировании работы генов у прокариот?

4. Что является репрессором, останавливающим синтез лактозы и триптофана?

А. Без триптофана

 

 

Б. С триптофаном

 

 

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: