Сигналы регуляции транскрипции у эукариот

Регуляция транскрипции по типу оперона характерна для прокариот и их вирусов-бактериофагов. Важной особенностью оперонов бактерий и фагов являются последовательности, состоящие из оператора и следующих за ним структурных генов, транскрибируемых как одно целое. У эукариот такие системы не найдены, хотя у них есть промоторные области. Для генов дрожжей, например, обычна ТАТА - последовательность Хогнесса, необходимая для инициации транскрипции. Терминаторы транскрипции - также обязательные элементы эукариотических генов.

Тем не менее координированная регуляция транскрипции даже несцепленных генов известна и у эукариот. Например, в клетках низших эукариот - дрожжей - расшифрованы участки ДНК, предшествующие многим генам биосинтеза аминокислот и оснований. Наличие последовательности 5'-TGACTC-3' (или близкой к ней) необходимо для регулирования биосинтеза аминокислот. Как показали эксперименты с локусом H1S4 Sacch. cerevisiae, делеции этого участка, локализованного в некодирующей области перед началом транскрипции, делают ее нерегулируемой.

По-видимому, присутствие повторов такого рода перед несколькими генами - необходимое условие их координированной регуляции, которая наблюдается у многоклеточных при действии многих гормонов. Извесгно также, что посредником в регуляторном действии гормонов служит цАМФ.

Наряду с обычными нуклеотидными последовательностями промо- торной и терминаторной областей транскрипции у эукариот обнаружены такие специфические элементы регуляции, как усилители, или энхансеры (enhansers), и глушители (silencers). Энхансеры впервые были найдены в геноме вируса SV 40. Это последовательность длиной в 72 п. н., повторенная тандемно. Она повышает эффективность транскрипции с промоторов вируса, находясь на своем обычном месте, вблизи on - начала репликации вирусного генома, а также при искусственном перенесении в другие участки этого генома, имеющего размер 5 243 п. н. Аналогичные энхансеры обнаружены в геноме млекопитающих. У них отсутствует видимая протяженная гомология. Они действуют как усилители транскрипции, находясь на расстоянии нескольких сотен и даже тысяч пар нуклеотидов от регулируемого гена. Механизм действия энхансеров может быть связан с изменением нуклеосомной структуры хроматина.

Другие сигналы регуляции транскрипционной активности у эукариот - глушители - обнаружены у Sacch. cerevisiae. Это последовательность длиной 262 п. н., которая содержит участок, гомологичный ARS - началу репликации. Располагаясь в нескольких сотнях пар нуклеотидов до или после регулируемого гена, она выключает транскрипцию, изменяя сгруктуру хроматина. Глушитель, функционируя, взаимодействует с продуктами нескольких генов, мутации в которых делают глушитель неактивным и тем самым «разрешают» транскрипцию с промотора регулируемого гена.

Наиболее подробно изучена регуляция генов, контролирующих усвоение галактозы и синтеза изозимов кислых фосфатаз у Sacch. cerevisiae. Эти системы регуляции действуют как на уровне транскрипции, так и на посттранскрипционном уровне. При этом осуществляется многоступенчатая, или каскадная, регуляция, в которой участвуют элементы позитивного и негативного контроля, последовательно регулирующие активность друг друга. Целостная схема регуляции действия гена у эукариот пока не построена ни для одной системы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >