4. Другие механизмы регуляции транскрипции у микроорганизмов
Наряду с контролем транскрипции путем взаимодействия белков-регуляторов (репрессоров или активаторов) с регуляторными участками ДНК существует и другой способ регуляции транскрипции в процессе функционирования самой РНК - полимеразы (РНКП) - за счет изменения частоты или специфичности инициации и терминации процесса.
Одним из прямых способов регуляции скорости транскрипции является изменение количества молекул РНКП, функционирующих в клетке.
Регуляция транскрипции может быть основана не только на управлении инициацией этого процесса, но и его терминацией. РНКП, по-видимому, способна «узнавать» специфические последовательности ДНК, сигнализирующие об окончании транскрипции. Способность «узнавать» может усиливаться или модифицироваться под влиянием специальных полипептидов, что приводит к обрыву транскрипции в строго определенных местах peгулона.
Сравнительно
недавно сделано важное открытие: в
составе некоторых регулонов обнаружены
так называемые аттеньюаторы (attenuators),
т. е. участки ДНК, регуляторная роль
которых заключается в обрыве транскрипции
(как правило, в присутствии -фактора).
Эти участки располагаются в промежутке
между оператором и первым структурным
геном, как, например, в триптофановом
регулонах Е.
coli.
Существенной особенностью всех регулонов,
управляемых с помощью аттеньюации,
является обогащение «лидерного» участка
мРНК (т.е. той части транскрипта, которая
соответствует расстоянию между
промоторно-операторным участком и
аттеньюатором) кодонами аминокислоты
(или 
аминокислот),
оказывающей регуляторное действие
(обычно конечного продукта данного
метаболического пути).
Все до сих пор описанные механизмы регуляции транскрипции достаточно быстро откликаются на изменение условий (концентрации эффекторов), но управляют работой лишь одного или ограниченного числа регулонов. Регуляция, связанная с одновременным изменением работы большого числа регулонов, носит название системной регуляции. Системная регуляция транскрипции, может достигаться путем изменения конформации матрицы ДНК (изменение степени сверхспирализации ДНК). В настоящее время интенсивно изучается обнаруженный в бактериальных клетках новый класс белковых катализаторов, для которых предложено общее название топоизомеразы. Эти белки могут изменять степень сверхспирализации ДНК, не нарушая ее замкнутой кольцевой природы. При этом они производят разрывы в одной из цепей ДНК, а затем после соответствующего скручивания или раскручивания молекулы «зашивают» разрыв.
На примере функционирования плазмид, а также геномов некоторых фагов показана возможность выщепления определенных участков генома и встраивания их в другие места хромосомы или плазм иды (изменение структуры ДНК-матриц). При этом может изменяться характер регуляции или нарушаться транскрипция как генетических локусов, входящих в состав перемещаемых участков, так и соседних с ними локусов. Возможно встраивание генетического элемента в тот же участок ДНК, откуда он был выщеплен, но в инвертированном виде («задом-наперед»). Выщепляемые участки ДНК обозначают термином инсертосомы. Кроме фагов Мu и известны еще два основных типа транспозируемых элементов. Тn-элементы (транспозоны) представляют собой сегменты R-факторов - плазм ид, кодирующих устойчивость к антибиотикам. Транспозоны содержат несколько тысяч пар нуклеотидов.
Другой вид инсертосом - IS-элементы состоят из нескольких сот пар нуклеотидов и не имеют определенного фенотипического выражения, хотя могут содержать сигналы для инициации или терминации транскрипции, а также кодировать ферменты, осуществляющие процесс транспозиции.
Другой областью реализации возможности управления транскрипцией в процессе функционирования РНКП является клеточная дифференцировка у бактерий, в частности управление процессом спорообразования. Набор из нескольких сотен генов, кодирующих необходимые для спорообразования компоненты, объединен в специфический кластер, занимающий особое положение на хромосоме.
Лекция № 3
ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ СИНТЕЗ ФЕРМЕНТОВ ЗА СЧЁТ РЕГУЛЯЦИИ ПРОЦЕССА ТРАНСЛЯЦИИ У МИКРООРГАНИЗМОВ. БИОСИНТЕЗ И СБОРКА КОМПОНЕНТОВ АППАРАТА ТРАНСЛЯЦИИ. РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АППАРАТА ТРАНСЛЯЦИИ. СПОСОБЫ РЕГУЛЯЦИИ БИОСИНТЕЗА И КРУГОВОРОТА БЕЛКОВ У МИКРООРГАНИЗМОВ ПУТЁМ ПОСТТРАНСЛЯЦИОННОЙ МОДИФИКАЦИИ И ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ПРОТЕОЛИЗА