Репрессор

В молекулярной генетике репрессор — это ДНК- или РНК-связывающий белок, который ингибирует экспрессию одного или нескольких генов путем связывания с оператором или связанными сайленсерами . ДНК-связывающий репрессор блокирует присоединение РНК-полимеразы к промотору , тем самым предотвращая транскрипцию генов в информационную РНК . РНК-связывающий репрессор связывается с мРНК и предотвращает трансляцию мРНК в белок. Это блокирование или уменьшение выражения называется репрессией.

Функция

Если присутствует индуктор , молекула, которая инициирует экспрессию гена, то она может взаимодействовать с белком-репрессором и отделять его от оператора. Затем РНК-полимераза может транскрибировать сообщение (экспрессируя ген). Корепрессор — это молекула, которая может связываться с репрессором и заставлять его прочно связываться с оператором, что снижает транскрипцию.

Репрессор, который связывается с ко-репрессором, называется апорепрессором или неактивным репрессором . Одним из типов апорепрессоров является репрессор trp , важный метаболический белок бактерий. Вышеописанный механизм репрессии является разновидностью механизма обратной связи, поскольку он позволяет осуществлять транскрипцию только при наличии определенного условия: присутствия специфического индуктора (ов). Напротив, активный репрессор напрямую связывается с оператором, подавляющим экспрессию гена.

Хотя репрессоры чаще встречаются у прокариот, у эукариот они встречаются редко. Более того, большинство известных эукариотических репрессоров обнаружены в простых организмах (например, дрожжах) и действуют путем непосредственного взаимодействия с активаторами. ^{[ 1 ]} Это контрастирует с прокариотическими репрессорами, которые также могут изменять структуру ДНК или РНК.

В геноме эукариот имеются участки ДНК, известные как сайленсеры . Это последовательности ДНК, которые связываются с репрессорами, частично или полностью подавляя ген. Сайленсеры могут располагаться на несколько оснований выше или ниже фактического промотора гена. Репрессоры также могут иметь два сайта связывания: один для сайленсера и один для промотора . Это вызывает петлеобразование хромосомы, позволяя промоторной области и сайленсерной области приближаться друг к другу.

Примеры репрессоров

лак- оперона репрессор

В опероне lacZYA находятся гены, кодирующие белки, необходимые для расщепления лактозы. ^{[ 2 ]} Ген lacI . кодирует белок, называемый «репрессором» или «lac-репрессором», который действует как репрессор lac-оперона ^{[ 2 ]} Ген lacI расположен непосредственно перед lacZYA , но транскрибируется с промотора lacI . ^{[ 2 ]} Ген lacI синтезирует белок-репрессор LacI. Белок-репрессор LacI репрессирует lacZYA путем связывания с операторной последовательностью lacO . ^{[ 2 ]}

Репрессор lac и конститутивно экспрессируется обычно связан с операторной областью промотора , что препятствует способности РНК-полимеразы (РНКП) начинать транскрипцию оперона lac . ^{[ 2 ]} В присутствии индуктора аллолактозы репрессор меняет конформацию, снижает силу связывания с ДНК и диссоциирует от операторной последовательности ДНК в промоторной области lac-оперонга. Затем РНКП может связаться с промотором и начать транскрипцию гена lacZYA . ^{[ 2 ]}

встретил репрессор оперона

Примером белка-репрессора является репрессор метионина MetJ. MetJ взаимодействует с основаниями ДНК посредством мотива лента-спираль-спираль (RHH). ^{[ 3 ]} MetJ представляет собой гомодимер, состоящий из двух мономеров , каждый из которых образует бета-ленту и альфа-спираль . Вместе бета-ленты каждого мономера собираются вместе, образуя антипараллельный бета-лист , который связывается с оператором ДНК («Met-бокс») в своей главной бороздке. MetJ После связывания димер взаимодействует с другим димером MetJ, связанным с комплементарной цепью оператора через его альфа-спирали. AdoMet связывается с карманом MetJ, который не перекрывает сайт связывания ДНК.

Мет-бокс содержит последовательность ДНК AGACGTCT, палиндром (он демонстрирует диадную симметрию ), позволяющий распознавать одну и ту же последовательность на любой цепи ДНК. Соединение между C и G в середине Met-бокса содержит пиримидин-пуриновую ступень, которая становится положительно сверхспиральной, образуя излом в фосфодиэфирной основной цепи. Именно так белок проверяет сайт узнавания, поскольку это позволяет дуплексу ДНК повторять форму белка. Другими словами, распознавание происходит посредством косвенного считывания структурных параметров ДНК, а не посредством распознавания конкретной последовательности оснований.

MetJ Каждый димер содержит два сайта связывания для кофактора S-аденозилметионина (SAM), который является продуктом биосинтеза метионина. Когда присутствует SAM, он связывается с белком MetJ, увеличивая его сродство к родственному операторному сайту, что останавливает транскрипцию генов, участвующих в синтезе метионина. Когда концентрация SAM становится низкой, репрессор диссоциирует от оператора, позволяя производить больше метионина.

Репрессор L-арабинозного оперона

В опероне L-арабинозы находятся гены, кодирующие ферменты, расщепляющие арабинозу. Они расщепляют арабинозу в качестве альтернативного источника энергии, когда глюкоза низкая или отсутствует. ^{[ 4 ]} Оперон состоит из регуляторного гена-репрессора (araC), трех контрольных сайтов (ara02, ara01, araI1 и araI2), двух промоторов (Parac/ParaBAD) и трех структурных генов (araBAD). После образования araC действует как репрессор, связываясь с областью araI с образованием петли, которая предотвращает связывание полимераз с промотором и транскрипцию структурных генов в белки.

В отсутствие арабинозы и araC (репрессора) образование петель не инициируется, и экспрессия структурных генов будет ниже. В отсутствие арабинозы, но в присутствии araC, области araC образуют димеры и связываются, сближая домены ara02 и araI1 путем образования петли. ^{[ 5 ]} В присутствии арабинозы и araC araC связывается с арабинозой и действует как активатор. Это конформационное изменение в araC больше не может образовывать петлю, а линейный сегмент гена способствует рекрутированию РНК-полимеразы в структурную область araBAD. ^{[ 4 ]}

+

Текущий локус C (эпигенетический репрессор)

Оперон FLC представляет собой консервативный эукариотический локус, который отрицательно связан с цветением посредством репрессии генов, необходимых для развития меристемы для переключения в цветочное состояние у видов растений Arabidopsis thaliana . Было показано, что экспрессия FLC регулируется присутствием FRIGIDA и отрицательно коррелирует со снижением температуры, что приводит к предотвращению яровизации . ^{[ 6 ]} Степень снижения экспрессии зависит от температуры и времени воздействия в зависимости от сезона. После снижения экспрессии FLC появляется возможность цветения. В регуляции экспрессии FLC участвуют как генетические, так и эпигенетические факторы, такие как метилирование гистонов и метилирование ДНК . ^{[ 7 ]} Кроме того, ряд генов являются кофакторами и действуют как негативные факторы транскрипции для генов FLC. ^{[ 8 ]} Гены FLC также имеют большое количество гомологов у разных видов, что позволяет осуществлять специфическую адаптацию в различных климатических условиях. ^{[ 9 ]}

См. также

Ссылки

^ Кларк, Дэвид П.; Паздерник, Нанетт Дж.; МакГи, Мишель Р. (01 января 2019 г.), Кларк, Дэвид П.; Паздерник, Нанетт Дж.; МакГи, Мишель Р. (ред.), «Глава 17 - Регуляция транскрипции у эукариот» , Молекулярная биология (третье издание) , Academic Cell, стр. 560–580, ISBN 978-0-12-813288-3 , получено 2 декабря 2020 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Слончевски, Джоан и Джон Уоткинс. Взращивать. Микробиология: развивающаяся наука. Нью-Йорк: WW Norton &, 2009. Печать.
^ Сомерс и Филлипс (1992). «Кристаллическая структура комплекса мет-репрессор-оператор при разрешении 2,8 А показывает распознавание ДНК бета-нитями». Природа . 359 (6394): 387–393. Бибкод : 1992Natur.359..387S . дои : 10.1038/359387a0 . ПМИД 1406951 . S2CID 29799322 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Воэт, Дональд (2011). Биохимия . Воэт, Джудит Г. (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-57095-1 . OCLC 690489261 .
^ Хармер, Тара; Ву, Мартин; Шляйф, Роберт (16 января 2001 г.). «Роль жесткости в закручивании-разворачивании петель ДНК с помощью AraC» . Труды Национальной академии наук . 98 (2): 427–431. Бибкод : 2001PNAS...98..427H . дои : 10.1073/pnas.98.2.427 . ISSN 0027-8424 . ПМК 14602 . ПМИД 11209047 .
^ Шиндо, Чикаго; Аранзана, Мэри Джозеф; Листер, Клэр; Бакстер, Кэтрин; Николлс, Колин; Нордборг, Магнус; Дин, Кэролайн (июнь 2005 г.). «Роль FRIGIDA и ЛОКУСА ЦВЕТЕНИЯ C в определении изменений времени цветения арабидопсиса» . Физиология растений . 138 (2): 1163–1173. дои : 10.1104/стр.105.061309 . ISSN 0032-0889 . ПМЦ 1150429 . ПМИД 15908596 .
^ Йохансон, У.; Уэст, Дж.; Листер, К.; Майклс, С.; Амасино, Р.; Дин, К. (13 октября 2000 г.). «Молекулярный анализ FRIGIDA, основного фактора, определяющего естественное изменение времени цветения арабидопсиса» . Наука . 290 (5490): 344–347. Бибкод : 2000Sci...290..344J . дои : 10.1126/science.290.5490.344 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 11030654 .
^ Финнеган, Э. Джин; Ковач, Кэтрин А.; Жалиго, Эстель; Шелдон, Кэндис С.; Пикок, В. Джеймс; Деннис, Элизабет С. (2005). «Подавление экспрессии ЦВЕТЯЩЕГО ЛОКУСА C (FLC) у растений с низким уровнем метилирования ДНК и в результате яровизации происходит по разным механизмам». Заводской журнал . 44 (3): 420–432. дои : 10.1111/j.1365-313X.2005.02541.x . ISSN 1365-313X . ПМИД 16236152 .
^ Шарма, Неха; Рюленс, Филип; Д'хау, Мариэлла; Магген, Томас; Дочи, Никлас; Торфы, Санне; Кауфманн, Керстин; Роде, Антье; Гойтен, Коэн (февраль 2017 г.). «Гомолог локуса цветения C является репрессором, регулируемым яровизацией у брахиподий, и регулируется холодом у пшеницы1 [OPEN]» . Физиология растений . 173 (2): 1301–1315. дои : 10.1104/стр.16.01161 . ISSN 0032-0889 . ПМК 5291021 . ПМИД 28034954 .

Внешние ссылки

Репрессор + белки Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH)

[1] Кларк, Дэвид П.; Паздерник, Нанетт Дж.; МакГи, Мишель Р. (01 января 2019 г.), Кларк, Дэвид П.; Паздерник, Нанетт Дж.; МакГи, Мишель Р. (ред.), «Глава 17 - Регуляция транскрипции у эукариот» , Молекулярная биология (третье издание) , Academic Cell, стр. 560–580, ISBN 978-0-12-813288-3 , получено 2 декабря 2020 г.

[foster-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Слончевски, Джоан и Джон Уоткинс. Взращивать. Микробиология: развивающаяся наука. Нью-Йорк: WW Norton &, 2009. Печать.

[3] Сомерс и Филлипс (1992). «Кристаллическая структура комплекса мет-репрессор-оператор при разрешении 2,8 А показывает распознавание ДНК бета-нитями». Природа . 359 (6394): 387–393. Бибкод : 1992Natur.359..387S . дои : 10.1038/359387a0 . ПМИД 1406951 . S2CID 29799322 .

[Voet,_Donald,_2011-4] Перейти обратно: ^а ^б Воэт, Дональд (2011). Биохимия . Воэт, Джудит Г. (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-57095-1 . OCLC 690489261 .

[5] Хармер, Тара; Ву, Мартин; Шляйф, Роберт (16 января 2001 г.). «Роль жесткости в закручивании-разворачивании петель ДНК с помощью AraC» . Труды Национальной академии наук . 98 (2): 427–431. Бибкод : 2001PNAS...98..427H . дои : 10.1073/pnas.98.2.427 . ISSN 0027-8424 . ПМК 14602 . ПМИД 11209047 .

[6] Шиндо, Чикаго; Аранзана, Мэри Джозеф; Листер, Клэр; Бакстер, Кэтрин; Николлс, Колин; Нордборг, Магнус; Дин, Кэролайн (июнь 2005 г.). «Роль FRIGIDA и ЛОКУСА ЦВЕТЕНИЯ C в определении изменений времени цветения арабидопсиса» . Физиология растений . 138 (2): 1163–1173. дои : 10.1104/стр.105.061309 . ISSN 0032-0889 . ПМЦ 1150429 . ПМИД 15908596 .

[7] Йохансон, У.; Уэст, Дж.; Листер, К.; Майклс, С.; Амасино, Р.; Дин, К. (13 октября 2000 г.). «Молекулярный анализ FRIGIDA, основного фактора, определяющего естественное изменение времени цветения арабидопсиса» . Наука . 290 (5490): 344–347. Бибкод : 2000Sci...290..344J . дои : 10.1126/science.290.5490.344 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 11030654 .

[8] Финнеган, Э. Джин; Ковач, Кэтрин А.; Жалиго, Эстель; Шелдон, Кэндис С.; Пикок, В. Джеймс; Деннис, Элизабет С. (2005). «Подавление экспрессии ЦВЕТЯЩЕГО ЛОКУСА C (FLC) у растений с низким уровнем метилирования ДНК и в результате яровизации происходит по разным механизмам». Заводской журнал . 44 (3): 420–432. дои : 10.1111/j.1365-313X.2005.02541.x . ISSN 1365-313X . ПМИД 16236152 .

[9] Шарма, Неха; Рюленс, Филип; Д'хау, Мариэлла; Магген, Томас; Дочи, Никлас; Торфы, Санне; Кауфманн, Керстин; Роде, Антье; Гойтен, Коэн (февраль 2017 г.). «Гомолог локуса цветения C является репрессором, регулируемым яровизацией у брахиподий, и регулируется холодом у пшеницы1 [OPEN]» . Физиология растений . 173 (2): 1301–1315. дои : 10.1104/стр.16.01161 . ISSN 0032-0889 . ПМК 5291021 . ПМИД 28034954 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]