Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
В молекулярной генетике репрессор – это белок, связывающий ДНК или РНК, который подавляет экспрессию одного или нескольких генов, связываясь с оператором или ассоциированными сайленсерами. Репрессор, связывающий ДНК, блокирует присоединение РНК-полимеразы к промотору, тем самым предотвращая транскрипцию генов в матричную РНК (мРНК). Репрессор, связывающий РНК, связывается с мРНК и препятствует трансляции мРНК в белок. Такое блокирование или снижение экспрессии называется репрессией.
Sort of RNA binding protein in molecular genetics
In molecular genetics, a repressor is a DNA or RNA binding protein that inhibits the expression of one or more genes by binding to the operator or associated silencers. A DNA binding repressor blocks the attachment of RNA polymerase to the promoter, thus preventing transcription of the genes into messenger RNA. An RNA binding repressor binds to the mRNA and prevents translation of the mRNA into protein. This blocking or reducing of expression is called repression.
Функция
Если присутствует индуктор – молекула, инициирующая экспрессию гена – он может взаимодействовать с репрессорным белком и отсоединять его от оператора. Затем РНК-полимераза может транскрибировать сообщение (осуществляя экспрессию гена). Корепрессор – это молекула, способная связываться с репрессором и усиливать его связывание с оператором, что приводит к снижению транскрипции. Репрессор, связывающийся с корепрессором, называется апорепрессором или неактивным репрессором. Одним из типов апорепрессоров является Trp-репрессор, важный метаболический белок у бактерий. Описанный механизм репрессии является типом механизма обратной связи, поскольку он допускает транскрипцию только при выполнении определенного условия: присутствии специфических индукторов. В отличие от этого, активный репрессор напрямую связывается с оператором, подавляя экспрессию гена. Репрессоры чаще встречаются у прокариот, но редки у эукариот. Более того, большинство известных эукариотических репрессоров обнаружены в простых организмах (например, дрожжах) и действуют, непосредственно взаимодействуя с активаторами. Это отличается от прокариотических репрессоров, которые также могут изменять структуру ДНК или РНК. В геноме эукариот существуют области ДНК, известные как сайленсеры (заглушители). Это последовательности ДНК, которые связываются с репрессорами для частичного или полного подавления экспрессии гена. Сайленсеры могут располагаться на нескольких нуклеотидах выше или ниже по течению от промотора гена. Репрессоры также могут иметь два сайта связывания: один для области сайленсера и один для промотора. Это вызывает формирование хромосомных петель, позволяя промоторной области и области сайленсера сблизиться друг с другом.
If an inducer, a molecule that initiates the gene expression, is present, then it can interact with the repressor protein and detach it from the operator. RNA polymerase then can transcribe the message (expressing the gene). A co repressor is a molecule that can bind to the repressor and make it bind to the operator tightly, which decreases transcription. A repressor that binds with a co repressor is termed an aporepressor or inactive repressor. One type of aporepressor is the trp repressor, an important metabolic protein in bacteria. The above mechanism of repression is a type of a feedback mechanism because it only allows transcription to occur if a certain condition is present: the presence of specific inducer(s). In contrast, an active repressor binds directly to an operator to repress gene expression. While repressors are more commonly found in prokaryotes, they are rare in eukaryotes. Furthermore, most known eukaryotic repressors are found in simple organisms (e. g., yeast), and act by interacting directly with activators. This contrasts prokaryotic repressors which can also alter DNA or RNA structure. Within the eukaryotic genome are regions of DNA known as silencers. These are DNA sequences that bind to repressors to partially or fully repress a gene. Silencers can be located several bases upstream or downstream from the actual promoter of the gene. Repressors can also have two binding sites: one for the silencer region and one for the promoter. This causes chromosome looping, allowing the promoter region and the silencer region to come in proximity of each other.
Лакооперационный репрессор
В опероне *lacZYA* содержатся гены, кодирующие белки, необходимые для расщепления лактозы. Ген *lacI* кодирует белок, называемый "репрессором" или "лак-репрессором", который функционирует как репрессор *lac*-оперона. MetJ – гомодимер, состоящий из двух мономеров, каждый из которых содержит бета-ленту и альфа-спираль. Вместе бета-ленты каждого мономера объединяются, образуя антипараллельный бета-лист, который связывается с оператором ДНК ("Met box") в его главной бороздке. После связывания димер MetJ взаимодействует с другим димером MetJ, связанным с комплементарной цепью оператора, посредством своих альфа-спиралей. AdoMet связывается с углублением в MetJ, которое не перекрывает сайт связывания ДНК. Последовательность ДНК в Met box – AGACGTCT, является палиндромом (демонстрирует диадную симметрию), что позволяет распознавать одну и ту же последовательность на любой цепи ДНК. Соединение между C и G в середине Met box содержит ступень пиримидин-пурин, которая становится положительно сверхспирализованной, формируя изгиб в фосфодиэфирном остове. Таким образом, белок проверяет сайт распознавания, позволяя дуплексу ДНК принять форму белка. Иными словами, распознавание происходит посредством косвенного считывания структурных параметров ДНК, а не через распознавание специфической последовательности оснований. Каждый димер MetJ содержит два сайта связывания кофактора S-аденозилметионина (SAM), который является продуктом биосинтеза метионина. При наличии SAM он связывается с белком MetJ, увеличивая его сродство к своему оператору, что приводит к прекращению транскрипции генов, участвующих в синтезе метионина. При снижении концентрации SAM репрессор диссоциирует от операторного сайта, позволяя увеличить производство метионина.
The lacZYA operon houses genes encoding proteins needed for lactose breakdown. The lacI gene codes for a protein called "the repressor" or "the lac repressor", which functions to repressor of the lac operon. MetJ is a homodimer consisting of two monomers, which each provides a beta ribbon and an alpha helix. Together, the beta ribbons of each monomer come together to form an antiparallel beta sheet which binds to the DNA operator ("Met box") in its major groove. Once bound, the MetJ dimer interacts with another MetJ dimer bound to the complementary strand of the operator via its alpha helices. AdoMet binds to a pocket in MetJ that does not overlap the site of DNA binding. The Met box has the DNA sequence AGACGTCT, a palindrome (it shows dyad symmetry) allowing the same sequence to be recognized on either strand of the DNA. The junction between C and G in the middle of the Met box contains a pyrimidine purine step that becomes positively supercoiled forming a kink in the phosphodiester backbone. This is how the protein checks for the recognition site as it allows the DNA duplex to follow the shape of the protein. In other words, recognition happens through indirect readout of the structural parameters of the DNA, rather than via specific base sequence recognition. Each MetJ dimer contains two binding sites for the cofactor S Adenosyl methionine (SAM) which is a product in the biosynthesis of methionine. When SAM is present, it binds to the MetJ protein, increasing its affinity for its cognate operator site, which halts transcription of genes involved in methionine synthesis. When SAM concentration becomes low, the repressor dissociates from the operator site, allowing more methionine to be produced.
L-арабинозный операторный репрессор
В L-арабинозном опероне расположены гены, кодирующие ферменты, расщепляющие арабинозу. Они функционируют для расщепления арабинозы как альтернативного источника энергии, когда уровень глюкозы низок или она отсутствует. Оперон состоит из регуляторного репрессорного гена (araC), трех контрольных участков (ara02, ara01, araI1 и araI2), двух промоторов (Parac/ParaBAD) и трех структурных генов (araBAD). После синтеза, araC действует как репрессор, связываясь с областью araI и формируя петлю, которая препятствует связыванию полимераз с промотором и транскрипции структурных генов в белки. В отсутствие арабинозы и araC (репрессора) образование петли не инициируется, и экспрессия структурных генов будет снижена. В отсутствие арабинозы, но при наличии araC, области araC формируют димеры и связываются, сближая домены ara02 и araI1 посредством образования петли. В присутствии как арабинозы, так и araC, araC связывается с арабинозой и действует как активатор. Это конформационное изменение в araC предотвращает образование петли, и линейный генный сегмент способствует рекрутингу РНК-полимеразы в структурную область araBAD. Степень снижения экспрессии зависит от температуры и времени воздействия по мере смены сезонов. После подавления экспрессии FLC активируется потенциал к цветению. Регулирование экспрессии FLC включает в себя как генетические, так и эпигенетические факторы, такие как метилирование гистонов и метилирование ДНК. Кроме того, ряд генов выступают в качестве кофакторов – отрицательных факторов транскрипции для генов FLC. Гены FLC также имеют большое количество гомологов у разных видов, что обеспечивает специфические адаптации к различным климатическим условиям.
The L arabinose operon houses genes coding for arabinose digesting enzymes. These function to break down arabinose as an alternative source for energy when glucose is low or absent. The operon consists of a regulatory repressor gene (araC), three control sites (ara02, ara01, araI1, and araI2), two promoters (Parac/ParaBAD) and three structural genes (araBAD). Once produced, araC acts as repressor by binding to the araI region to form a loop which prevents polymerases from binding to the promotor and transcribing the structural genes into proteins. In the absence of Arabinose and araC (repressor), loop formation is not initiated and structural gene expression will be lower. In the absence of Arabinose but presence of araC, araC regions form dimers, and bind to bring ara02 and araI1 domains closer by loop formation. In the presence of both Arabinose and araC, araC binds with the arabinose and acts as an activator. This conformational change in the araC no longer can form a loop, and the linear gene segment promotes RNA polymerase recruitment to the structural araBAD region. The degree to which expression decreases depends on the temperature and exposure time as seasons progress. After the downregulation of FLC expression, the potential for flowering is enabled. The regulation of FLC expression involves both genetic and epigenetic factors such as histone methylation and DNA methylation. Furthermore, a number of genes are cofactors act as negative transcription factors for FLC genes. FLC genes also have a large number of homologues across species that allow for specific adaptations in a range of climates.