Вопрос. Что представляет собой промотор в области гена, его функция. Оперон и транскриптон как единицы транскрипции. Промотор. Оператор. Терминатор. Репрессор. Индуктор. Их характеристики и функции Смотреть что такое "промотор" в других словарях

Единицей транскрипции у прокариот могут быть отдельные гены, но чаще они организованы в структуры, называемые оперонами. В состав оперона входят расположенные друг за другом структурные гены, продукты которых обычно участвуют водном и том же метаболическом пути. Как правило, оперон имеет один набор регуля-торных элементов (регуляторный ген, промотор, оператор), что обеспечивает координацию процессов транскрипции генов и синтеза соответствующих белков.

Промотор - это участок ДНК, ответственный за связывание с РНК-полимеразой. В случае прокариот, наиболее важными для регуляции транскрипции являются последовательности, обозначаемые «--35» и «-- 10». Нуклеотиды, расположенные до инициирующего кодона («вверх по течению») записываются со знаком «-», а со знаком «+» - все нуклеотиды, начиная с первого в инициирующем кодоне (стартовая точка). Направление, в котором продвигается процесс транскрипции, называется «вниз по течению».

Последовательность, обозначаемая «-35» (TTGACA), отвечает за узнавание промотора РНК-полимеразой, а последовательность «-10» (или бокс Прибнова) является тем участком, с которого начинается раскручивание двойной спирали ДНК. В состав этого бокса наиболее часто входят основания ТАТААТ. Такая последовательность оснований чаще всего встречается в промоторах прокариот, ее называют консенсусной. В состав ТАТА-бокса входят аденин и тимин, между которыми имеются только две водородные связи, что облегчает расплетание цепей ДНК в этом районе промотора. В случае замен пар оснований в указанных последовательностях промотора нарушается эффективность и правильное определение точки начала транскрипции, с которой фермент РНК-полимераза начинает синтез РНК. У прокариот наряду с промотором имеются и другие регуляторные участки: это активатор и оператор.

Оператор - участок ДНК, с которым связывается белок-репрессор, мешая РНК-полимеразе начать транскрипцию.

В лактозном опероне левая часть промотора (активатор), связывается с белком-активатором катаболизма (БАК, или САР в английской терминологии, catabolite activator protein), а правая часть -- с РНК-полимеразой. БАК-белок в отличие от белка-репрессора играет позитивную роль, помогая РНК-полимеразе начать транскрипцию.

Возможны различные варианты взаимодействия регуляторных участков с ферментами и регуляторными белками, а последних - с молекулами, называемыми индукторами (эффекторами).

Генетическая информация, закодированная в ДНК с помощью 4-х нуклеотидов (четырехбуквенного алфавита), в процессе биосинтеза белка переводится в последовательность аминокислот белков (двадцатибуквенный алфавит) с помощью молекул-адапторов («переводчиков») тРНК. Каждая из 20 аминокислот, входящих в состав белков, должна присоединится к своей тРНК. Эти реакции протекают в цитозоле и катализируются двадцатью ферментами АРСазами (аминоацил-тРНК-синтетазами). Каждый фермент имеет двойное сродство: к «своей» аминокислоте и к соответствующей ей тРНК (одной или нескольким). Для активации используется энергия АТФ.

Процесс состоит из двух стадий, протекающих в активном центре фермента. На первой стадии в результате взаимодействия аминокислоты и АТФ образуется аминоациладенилат, на второй - аминоацильный остаток переносится на соответствующую тРНК.Ход реакций:

1. Аминокислота (R) +АТФ + фермент (ER E?) R (аминоацил-аденилат)+ФФН

2. ER (аминоациладенилат) + тРНКR Аминоацил-тРНК + АМФ + E?RАРСазаR

Суммарное уравнение:

Аминокислота (R) + тРНКR + АТФ аминоацил-тРНКR + АМФ + ФФН

Эфирная связь между аминоацилом и тРНК является высокоэнергетической, энергия используется в синтезе пептидной связи.

Так образуются в цитоплазме клетки все необходимые для биосинтеза белка активированные аминокислоты, соединенные с соответствующими им адапторами? разнообразные аминоацил-тРНК (аа-тРНК).

Терминатор (ДНК) -- последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как сигнал к прекращению синтеза молекулы РНК и диссоциации транскрипционного комплекса.

ген нуклеиновый прокариоты промотор

Для осуществления правильной транскрипции необходимы регуляторные элементы двух типов. Регуляторные элементы первого типа называют цис-регуляторами . Они представляют собой специфические последовательности ДНК на данной хромосоме. Цис -регуляторы оказывают действие только на ближние гены. Второй тип называют транс-регуляторами. Это растворимые молекулы (включая белки и РНК), которые продуцируются одним геном, а взаимодействуют с другими генами на той же хромосоме или на других хромосомах. Если обратиться к индукции генов в lac -опероне Е. coli , то можно вспомнить, что ген репрессора дает белок-репрессор, который взаимодействует с последовательностью оператора для генов lac -оперона. В этом случае оператор является цис -регуляторным элементом, так как он контролирует только lac - оперон своей собственной хромосомы. (Последовательность мутантного оператора на другой хромосоме может присоединять или не присоединять белок-репрессор.) Белок-репрессор, напротив, является транс -регулятором. поскольку он продуцируется одной хромосомой, а связывается с цис -регуляторным оператором на другой хромосоме (рис. 12.5).

В эукариотических генах, кодирующих мРНК, обнаружены два типа цис -регуляторных последовательностей ДНК – промоторы и энхансеры («усилители»). Промоторы обычно располагаются непосредственно перед сайтом, в котором начинается

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1994. – 235 с.

142 _______________ ГЛАВА 12 _____________________________________________________________________________

транскрипция, и длина их составляет приблизительно 100 пар оснований. Участок промотора необходим для присоединения РНК-полимеразы II и точной инициации транскрипции. Энхансер активирует утилизацию промотора, контролируя эффективность и скорость транскрипции с этого конкретного промотора. Энхансеры активируют только лежащие в цис -положении промоторы (т.е. промоторы на той же самой хромосоме), но они могут функционировать и на больших расстояниях. Кроме того, они могут находиться не только на 5"-стороне гена, но и на другой цепи ДНК (Maniatis et al., 1987).

Промоторы генов, которые транскрибируют относительно большие количества мРНК, имеют сходную структуру. В них содержится последовательность АΤΑ (называемая иногда ТАТА-боксом или боксом Голдберга–Хогнесса ), располагающаяся на расстоянии приблизительно 30 пар оснований с 5"-стороны от сайта, где начинается транскрипция, и один или несколько передних элементов промотора , лежащих еще дальше с 5"-стороны. Передний элемент промотора обычно представляет собой вариацию последовательности ЦААТ, но выявлены и другие промоторные элементы (Grosschedl, Birnstiel, 1980; McKnight, Tjian, 1986) (рис. 12.6).

Впервые промотор β-глобинового гена исследовали в опытах по проверке специфической транскрипции клонированной ДНК. Клонированные гены могут транскрибироваться правильно, когда они введены в ядра ооцитов лягушки или фибробластов или когда они инкубируются с очищенной РНК-полимеразой в присутствии нуклеотидов надосадочной жидкости (Wasylyk et al., 1980). После того как транскрипция гена подтверждена, для получения специфических делений в этом гене или окружающих его участках используют рестриктазы. Затем можно выяснить, продолжает ли правильно транскрибироваться такой модифицированный ген. Результаты этих исследований показали, что для максимальной транскрипции ß-глобинового гена достаточно первых 109 пар оснований, предшествующих кэп-сайту (Grosveld et al., 1982; Dierks et al., 1983).

Другие исследователи уточнили этот вывод с помощью клонирования участка глобинового гена мыши от 106-й пары оснований выше (с 5"-стороны) старта транскрипции (положение -106) вплоть до 475-й пары оснований (положение +475) в первом экзоне (Myers et al., 1986). Эти клоны были подвергнуты мутагенезу in vitro. Таким способом в область промотора глобинового гена было введено

РНК-полимераза - фермент, осуществляющий синтез молекул РНК. В узком смысле, РНК-полимеразой обычно называют ДНК-зависимые РНК-полимеразы, осуществляющие синтез молекул РНК на матрице ДНК, то есть осуществляющие транскрипцию. Ферменты класса РНК-полимераз очень важны для функционирования клетки, поэтому они имеются во всех организмах и во многих вирусах. Химически РНК-полимеразы являются нуклеотидил-трансферазами, полимеризующими рибонуклеотиды на 3"-конце цепи РНК.

Промотор - последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как стартовая площадка для начала специфической или осмысленной транскрипции. У прокариот промотор включает ряд мотивов, важных для узнавания его РНК-полимеразой, в частности так называемые последовательности -10 и -35. Промотор асимметричен, что позволяет РНК-полимеразе начать транскрипцию в правильном направлении и указывает то, какая из двух цепей ДНК будет служить матрицей для синтеза РНК.

Промоторный участок в пределах оперона может частично перекрываться или вовсе не перекрываться с операторным участком цистрона (гена).

То, под каким промотором находится кодирующий РНК участок ДНК, играет решающее значение в интенсивности экспрессии этого гена в каждом конкретном типе клеток. Активация промотора определяется присутствием в каждом типе клеток своего набора транскрипционных факторов.

Терминатор - последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как сигнал к прекращению синтеза молекулы РНК и диссоциации транскрипционного комплекса.

Часто эти последовательности заканчиваются цепочкой тиминовых нуклеотидов (у транскриптов - уридиновых), которой предшествует участок, содержащий внутренние, взаимно комплементарные последовательности в противоположных ориентациях («шпилечные» структуры). Область «шпильки» обогащена GC парами, придающими этой структуре большую устойчивость.

78. Отличие процесса транскрипции в разных клетках. Мозаичность строения генов. Синтез гетероядерной РНК, преобразование ее в информационную РНК. Сплайсинг. Процессинг.

Некоторые вирусы (такие как ВИЧ, вызывающий СПИД), имеют возможность транскрибировать РНК в ДНК. ВИЧ имеет РНК-геном, который встраивается в ДНК. В результате, ДНК вируса может быть объединено с геномом клетки-хозяина. Главный фермент, ответственный за синтез ДНК из РНК, называется ревертазой. Одной из функций ревертазы является создание комплементарной ДНК (кДНК) из вирусного генома. Ассоциированый фермент рибонуклеаза H расщепляет РНК, а ревертаза синтезирует кДНК из двойной спирали ДНК. кДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью интегразы. Результатом является синтез вирусных протеинов клеткой-хозяином, которые образуют новые вирусы. В случае с ВИЧ так же программируется апоптоз (смерть клетки) Т-лимфоцитов. В иных случаях клетка может остаться распростанителем вирусов.

Некоторые клетки эукариотов содержат фермент теломеразу, так же проявляющую активность обратной транскрипции. С её помощью синтезируются повторяющиеся последовательности в ДНК. Теломераза часто активирутся в раковых клетках для бесконечной дупликации генома без потери кодирующей протеины последовательности ДНК.

Отличительная черта строения многих генов эукариот - мозаичность (прерывистость) структуры смысловой части генов.

Это отличие связано с чередованием смысловых участков, несущих информацию о последовательности аминокислот в белке - экзонов, и участков некодирующих последовательностей, которые по длине значительно больше экзонов - интронов. В результате общая длина гена оказывается больше, чем можно было ожидать, примерно, в 5-7 раз.

В начале гена (до его смысловой части) находятся участки, которые обеспечивают правильную регуляцию работы гена. Их делят на две группы: неспецифические (одинаковые для всех генов) и специфические (характерные только для данного гена). Неспецифические регуляторные участки у эукариот называют «TATA-БОКС». В них чередуются тимин и аденин. Этот участок лежит на 30 нуклеотидов левее начала считывания гена. Установлено, что РНК-полимераза так ложится на ДНК, что ее опознающая часть закрывает TATA-БОКС, а активный центр РНК-полимеразы оказывается над первым считываемым нуклеотидом. Далее следует промоторный участок, состоящий из сайта-узнавания, сайта-связывания и сайта-инициации (А или Г) транскрипции. Комбинация нуклеотидов в промоторе такова, что если рамка считывания устанавливается неверно, то получается последовательность, характерная для стоп-кодонов, и транскрипция останавливается. За промоторным участком следует палиндром («перевертыш»), или инвертированный повтор. Это двухцепочечная последовательность ДНК, которая одинаково читается в обоих направлениях («казак» - справа налево и слева направо читается одинаково). Иногда такую последовательность называют «областью с двойной симметрией», где осью симметрии является центральная точка, относительно которой последовательность остается одинаковой. Важное свойство палиндромов - возможность образовывать шпильки в РНК или структуры креста - в ДНК. Если рамка считывания установлена неверно, то палиндром ДНК превращается в «крест», что делает невозможным дальнейшее продвижение фермента. Иногда палиндромы могут находиться в конце гена после его смысловой части и также, образуя «крест», будут прекращать синтез мРНК. Смысловая часть гена, как мы уже писали выше, состоит из чередующихся интронно-экзонных последовательностей. В структурной части гена расположены промотор и палиндром.

В последнее время выделяют включения специфической регуляции гена - энхансеры. Они расположены впереди гена на расстоянии в сотни и тысячи нуклеотидных пар. У эукариот существуют специальные регуляторные белки, опознающие энхансер и присоединяющиеся к нему. Таким образом происходит активизация гена. Геном образован не только ядерными, но и цитоплазматическими генами. В геноме гены выполняют разные функции. В зависимости от выполняемых функций гены подразделяют на обязательные гены, они кодируют жизненно важные функции в клетках всех типов (иногда их называют генами «домашнего хозяйства»), структурные гены, регуляторные гены, пунктуационные гены. В то время, как мРНК прокариот (бактерий и архей), за редкими исключениями, сразу готовы к трансляции и не требуют специальной обработки, эукариотические пре-мРНК подвергаются интенсивным модификациям. Так, одновременно с транскрипцией на уже синтезированном участке мРНК происходит «редактирование»(сплайсинг). В процессе сплайсинга из пре-мРНК удаляются не кодирующие белок последовательности - интроны, на 5" конец молекулы добавляется специальный модифицированный нуклеотид (кэп), на 3" конец добавляются несколько аденинов, так называемый полиадениновый хвост. Кэп узнаётся факторами инициации, белками, отвечающими за присоединение к мРНК рибосомы, полиадениновый хвост связывается с со специальным белком, ПАБ. Обычно эти посттранскрипционные изменения мРНК эукариот обозначают термином «процессинг мРНК». Полиаденилирование необходимо для транспорта большинства мРНК в цитоплазму и защищает молекулы мРНК от быстрой деградации (увеличивает время их полужизни). Лишенные поли-А участка молекулы мРНК (например, вирусные) быстро разрушаются в цитоплазме клеток эукариот рибонуклеазами.

Сплайсинг (от англ. splice - сращивать или склеивать концы чего-либо) - процесс вырезания определенных нуклеотидных последовательностей из молекул РНК и соединения последовательностей, сохраняющихся в «зрелой» молекуле, в ходе процессинга РНК. Наиболее часто этот процесс встречается при созревании информационной РНК (мРНК) у эукариот, при этом путём биохимических реакций с участием РНК и белков из мРНК удаляются участки, не кодирующие белок (интроны) и соединяются друг с другом кодирующие аминокислотную последовательность участки - экзоны. Таким образом незрелая пре-мРНК превращается в зрелую мРНК, с которой считываются (транслируются) белки клетки. Большинство генов прокариот, кодирующих белки, не имеют интронов, поэтому у них сплайсинг пре-мРНК встречается редко. У представителей эукариот, бактерий и архей встречается также сплайсинг транспортных РНК (тРНК) и других некодирующих РНК.

Процессинг РНК

Между транскрипцией и трансляцией молекула мРНК претерпевает ряд последовательных изменений, которые обеспечивают созревание функционирующей матрицы для синтеза полипептидной цепочки. К 5΄-концу присоединяется кэп, а к 3΄-концу поли-А хвост, который увеличивает длительность жизни иРНК. С появлением процессинга в эукариотической клетке стало возможно комбинирование экзонов гена для получения большего разнообразия белков, кодируемым единой последовательностью нуклеотидов ДНК, - альтернативный сплайсинг.

Промотор включает ряд мотивов, важных для узнавания его РНК-полимеразой, в частности так называемые последовательности -10 и -35. Промотор асимметричен, что позволяет РНК-полимеразе начать транскрипцию в правильном направлении и указывает то, какая из двух цепей ДНК будет служить матрицей для синтеза РНК.

Промоторный участок в пределах оперона может частично перекрываться или вовсе не перекрываться с операторным участком цистрона (гена).

То, под каким промотором находится кодирующий РНК участок ДНК, играет решающее значение в интенсивности экспрессии этого гена в каждом конкретном типе клеток. Активация промотора определяется присутствием в каждом типе клеток своего набора транскрипционных факторов

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Промотор" в других словарях:

Ускоритель, активатор Словарь русских синонимов. промотор сущ., кол во синонимов: 2 активатор (9) … Словарь синонимов

ПРОМОТОР, в химии вещество, применяемое в небольших количествах вместе с катализатором для увеличения активности КАТАЛИЗАТОРА. Например, в ПРОЦЕССЕ ХАБЕРА железо катализатор применяется для ускорения реакции соединения водорода с азотом под… … Научно-технический энциклопедический словарь

А, м. (нем. Promotor … Словарь иностранных слов русского языка

Промотор - последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, ответственная за начало транскрипции... Источник: Порядок и организация контроля за пищевой продукцией, полученной из/или с использованием сырья растительного происхождения, имеющего генетически… … Официальная терминология

промотор - Последовательность молекулы ДНК, место инициации процесса транскрипции Тематики биотехнологии EN promoter … Справочник технического переводчика

промотор - ПРОМОТЕР, ПРОМОТОР а, м. promoteur m. нем. Promotor <лат. promovere продвигать. един. Инициатор, зачинщик. К концу мая и мы выедем, настоящего плана нет, и хотя <натали> угомонилась, но я главный промотор длинного свиданья на Лимане… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

промотор - Promotor (Promoter) Промотор, активизирующий агент Вещество, добавление которого направлено на усиление определенного свойства вещества, материала. Например, в катализе промотор повышает активность и избирательность катализатора, а иногда и… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

Promoter (promotor) промотор. Участок молекулы ДНК, к которому присоединяются молекулы РНК полимеразы (при этом молекулярные основы взаимодействия между П. и РНК полимеразой пока неясны), что сопровождается инициацией… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

промотор - гидрофобизатор; отрасл. активатор; промотор Вещество, наносимое на поверхность тела с целью поддержания капельной конденсации (путем создания гидрофобного поверхностного слоя) … Политехнический терминологический толковый словарь

промотор - проматор (промотор) натхненник, керівник, покровитель … Зведений словник застарілих та маловживаних слів