Обозначения к схеме и пояснения
Тонкая структура гена (оперона) на примере лактозного оперона E. coli
| Промоторная зона | Кодирующая часть оперона | Терминатор-ная зона | |||||||||
| Гены ферментов одного пути | |||||||||||
| Р | О | CR | IK | ТК | PD, ТА | ||||||
| Про-мо-тор | Оператор Сайт свя- зывания с белком регуля- тором R | Центр свя- зывания с рибосомой, Начало транскрип-ции | АТГ (на РНК- АУГ) | Ген бета-галактози-дазы | Ген Перме- азы | Ген транс- Ацетилазы | ТАА,ТАГ ТГА (на РНК – УАА,УАГ УГА) | ГЦ-палин- дром, ТА-зона | |||
| Рамка транскрипции | |||||||||||
| Рамка трансляции | |||||||||||
Рис.2.1.
Р – промотор. Это регуляторный участок гена или оперона, к которому присоединяется РНК-полимераза – основной фермент транскрипции. В промоторе выявляются две консервативные зоны, названные консенсусными: ТТГАЦА и ТАТААТ.
ТТГАЦА – блок Гилберта, положение на ДНК - (-35), налево относительно нулевой точки начала транскрипции. Это зона узнавания РНК-полимеразой места присоединения к ДНК перед началом транскрипции.
ТАТААТ – блок Прибнова, положение на ДНК- (-10) – предназначен для сборки РНК-полимеразы. Также является маркером распознавания трансгенных организмов.
РНК-полимераза прокариот -фермент, осуществляющий транскрипцию, формируется из пяти субъединицααββ/σ: 2-х α-субъединиц (альфа), β-субъединицы (бета), β/-субъединицы (бета штрих) и σ- субъединицы (сигма). Комплекс из четырех субъединиц ααββ/ называют кор-ферментом или минимальным ферментом). Субъединица σ(сигма) участвует в сборке полного холофермента, а в конце инициации транскрипции отпадает от комплекса. Синтез и-РНК (транскрипцию) на матричной цепи ДНК ведет кор-фермент.
О – оператор - это регуляторный участок гена (или оперона) для присоединения белка-регулятора, который может блокировать транскрипцию (белок-репрессор), либо активировать ее (белок-активатор).
R – белок-регуляторможет связываться с ДНК в области оператора и либо блокировать, либо активировать продвижение РНК-полимеразы по матричной цепи ДНК. Ген, кодирующий белок-регулятор, может находиться вблизи гена (оперона) или на большом удалении от него, или же может быть расположенным внутри самого оперона среди структурных генов (при аутогенном контроле транскрипции). Более того, один белок-регулятор может регулировать работу нескольких генов или оперонов. Такая система называется регулоном.
CR – центр связывания с рибосомой, может содержать несколько десятков нуклеотидов. Транскрипция начинается именно с этой зоны, как правило, с аденина в последовательности ЦАТ. Очень важную роль среди нуклеотидов этой зоны играет последовательность Шайна-Дальгарно – АГГАГГ. При транскрипции РНК-полимераза синтезирует на матрице CR-участка лидерную последовательность информационной РНК (и-РНК), которая участвует в следующем этапе экспрессии генов - трансляции. Как же это происходит? В 16S РНК рибосомы (в меньшей субчастице) есть последовательность 3/ УЦЦУЦЦ 5/, комплементарная последовательности Шайна-Дальгарно – 5/ АГГАГГ 3/. Благодаря этому и-РНК и 16S РНК рибосомы соединяются комплементарными участками. Это важно для инициации трансляции, а именно для фиксации и-РНК в меньшей субчастице рибосомы. В рибосоме лидерная часть и-РНК очевидно отрезается специальными ферментами и в трансляции участия не принимает.