Основы молекулярной биологии. Часть 2: Молекулярные генетические механизмы - А.Н. Огурцов 2011
Контроль генной экспрессии
Индукторы
Транскрипция большинства генов Е. coli регулируется процессами подобными тем, которые описаны для lac оперона. Основой регуляции является наличие специфических малых молекул, которые называют индукторами (inducers). Эти молекулы связываются с белками-репрессорами и изменяют их сродство к операторам ДНК, тем самым регулируя скорость транскрипции в соответствии с нуждами клетки.
Например, когда концентрация триптофана в среде и цитозоле достаточно высока, клетка не синтезирует ферменты, которые закодированы в tip опероне. Связывание триптофана с trp-репрессором вызывает конформационное изменение, которое позволяет репрессору связываться с trp оператором, блокируя транскрипцию trp оперона и репрессируя тем самым, экспрессию ферментов, которые синтезируют триптофан в клетке. И наоборот, когда концентрация триптофана в среде и в цитозоле низкая, триптофан диссоциирует с trp-peпpeccopa, белок совершает конформационный переход в состояние, которое обладает низким сродством к trp оператору, и диссоциирует с trp оператора, позволяя начаться транскрипции trp оперона. В trp опероне индуктором является триптофан.
В случае lac оперона роль индуктора играет лактоза. Её связывание с lac-репрессором ослабляет связывание репрессора с оператором, следовательно, стимулирует транскрипцию.
Другим репрессором lac оперона является изопропилтио-Р-О-галактозид, ИПТГ (isopropilthio-ß-D-galactoside, IPTG) (рисунок 23), который, так же как и лактоза, связывается с белком-репрессором и, следовательно, стимулирует транскрипцию, но, в отличие от лактозы, не метаболизируется. ИПТГ используется для управления lac оперонами в молекулярной биотехнологии.
Рисунок 23 - Изопропилтио-β-D-галактозид, ИПТГ
Специфические белки-активаторы, такие как САР в случае lac оперона, также контролируют транскрипцию некоторых (но не всех) бактериальных генов. Эти активаторы связываются с ДНК вместе с РНК-полимеразой, стимулируя транскрипцию начиная с определённого промотора. Сродство активаторов к ДНК регулируется их связыванием со специфическими малыми молекулами (например, цАМФ, в случае lac оперона), которые изменяют конформацию активатора.