Л. Х. Гордон доктор биологических наук, профессор
ФАКТОРЫ РЕГУЛЯЦИИ ТРАНСКРИПЦИИ
жүктеу/скачать 3,42 Mb. Pdf көрінісі
|
| ФАКТОРЫ РЕГУЛЯЦИИ ТРАНСКРИПЦИИ
Синтез матричных РНК катализируется ДНК-зависи- мыми РНК-полимеразами'- одними из наиболее крупных белковых комплексов, состоящих из двух больших и 5-13 малых субъединиц, что определяется сложностью и важ- ностью их функций. Эти субъединицы имеют консерва- тивные последовательности аминокислот, в большей или меньшей степени общие для животных и растений, iАктив- ность РНК-полимеразы и узнавание транскрибируемых генов регулируются с помощью нескольких типов белков. Наибольшее внимание привлекают факторы регуляции транскрипции.' Эти белки способны взаимодействовать с другими белками, в том числе с идентичными, изменять конформацию при фосфорилировании нескольких входя- щих в их состав аминокислот,[узнавать регуляторные пос- ледовательности нуклеотидов в промоторных участках ге- нов, что приводит к изменению интенсивности их экспрес- сии.: Именно факторы регуляции транскрипции направля- ют РНК-полимеразу на точку инициации транскрипции соответствующего гена (или совокупности генов), не участвуя непосредственно в каталитическом акте син- теза мРНК. У животных организмов определены особенности структуры более 1 тысячи факторов регуляции транс- крипции. Клонирование их генов способствовало получе- нию информации, позволившей осуществить классифика- цию этих белков. Все факторы регуляции транскрипции содержат три ос- новных домена. Наиболее консервативным является ДНК- связывающий домен. Последовательность аминокислот в нем определяет узнавание определенных последовательно- стей нуклеотидов в промоторах генов. В зависимости от гомологии первичной и вторичной структур ДНК-связывающего домена факторы регуляции транскрипции подразделяются на четыре суперкласса: 1) с доменами, обогащенными основными аминокислотами; 2) с ДНК-связывающими доменами, координирующими ионы цинка, - "цинковыми пальцами"; 3) с доменами типа спи- раль-поворот-спираль; 4) с доменами типа |3-скэффолд, об- разующими контакты с малой бороздкой ДНК [Патрушев, 2000]. Каждый суперкласс подразделяется на классы, се- мейства и подсемейства. В суперклассе 1 обращают на себя внимание факторы регуляции транскрипции с доменами ти- па "лейциновая застежка-молния", представляющими со- бой ос-спирали, у которых каждая седьмая аминокислота яв- ляется лейцином, выступающим с одной стороны спирали. Гидрофобное взаимодействие остатков лейцина одной мо- лекулы с аналогичной спиралью другой молекулы обеспе- чивает димеризацию (по аналогии с застежкой-молнией) факторов регуляции транскрипции, необходимую для взаи- модействия с ДНК. В суперклассе 2 "цинковые пальцы" представляют со- бой последовательности аминокислот, содержащие четыре остатка цистеина, которые оказывают координирующее действие на ион цинка. "Цинковые пальцы" взаимодейству- ют с большой бороздкой ДНК. В другом классе этого су- перкласса структура "цинковых пальцев" обеспечивается двумя остатками цистеина и двумя остатками гистидина (рис. 5), еще в одном классе координация двух ионов цинка в одном "пальце" осуществляется шестью остатками цисте- ина. Вершины "цинковых пальцев" контактируют с боль- шой бороздкой ДНК. Исследование структуры факторов регуляции транс- крипции у растений позволило установить гомологию с бел- ками этого типа, характерными для животных объектов. Типичные факторы регуляции транскрипции содержат сле- дующие три основных структурных элемента: ДНК-связы- вающий, олигомеризационный и регуляторный домены [Liu et al., 1999]. Мономерные формы транскрипционных факто- ров неактивны, в отличие от димерных (олигомерных). Об- разованию олигомерных форм предшествует фосфорили- рование мономерных форм в цитозоле, затем происходит их ассоциация и после этого доставка в ядро или с помощью Рис. 5. Структура "цинкового пальца" фактора регуляции транскрипции [Hardie, 1999] Г - остаток гистидина; Ц-S - остаток цистеина специальных транспортных белков или благодаря взаимодействию с рецепторными белками в порах ядерной мембраны, после чего они переносятся в ядро и взаимодейст- вуют с промоторными участками соответствующих генов. 'Факторы регуляции транскрипции кодируются мультигенными семействами, и их синтез может индуцироваться патогенами и элиситорами, а активность изменяться в результате посттрансляционной модификации (главным образом, фосфо-рилирования или дефосфорилирования). В настоящее время создана все более расширяющаяся база данных о структуре различных факторов регуляции транскрипции и их генов у растений [Wingender et al., 2000]. Показано, что специфичность связывания с ДНК определяется аминокислотными последовательностями стержневой и петлевой зон в уже упоминавшихся лейциновых "застежках- молниях", представляющих собой одну из наиболее многочисленных и консервативных групп эукариотиче-ских факторов регуляции транскрипции [Niu et al., 1999]. Часто факторы регуляции транскрипции классифицируются именно по структуре ДНК-связывающих доменов, которые могут включать спиральные последовательности аминокислот, "цинковые пальцы" - участки с двумя цистеино-выми и двумя гистидиновыми остатками или со многими ци-стеиновыми остатками и т.д. У растений от одного до четырех "цинковых пальцев" найдены в ДНК-связывающих доменах факторов регуляции транскрипции [Takatsuji, 1999]. Механизм взаимодействия факторов регуляции транс- крипции с ДНК-зависимыми РНК-полимеразами и промо- торными участками генов остается одной из ключевых и все еще недостаточно изученных проблем функционирования генома клеток. Особенно скудна информация, касающаяся растительных объектов. Мутации в генах, кодирующих факторы регуляции транскрипции у животных, могут привести к определенным заболеваниям [Latchman, 1997]. У растений описаны представители семейства генов, ко- дирующих факторы регуляции транскрипции [Aso et al., 1999] с лейциновыми "застежками-молниями". Было пока- зано, что транскрипционные факторы этого типа отвечают за салицилатиндуцированное образование защитных анти- патогенных белков и что мутации в указанных генах приводят к потере способности синтезировать эти белки [Zhang et al., 1999]. жүктеу/скачать 3,42 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|