Модели механизма активации промоторов комплексом CRP-cAMP
Для механизма активации промоторов комплексом CRP-cAMP были предложены модели "дальнодействия", основанного на передаче индуцированных CRP изменений конформации спирали ДНК на область промотора, и "близкодействия", основанные на контактном взаимодействии молекул белков ( Ullmann & Danchin, 1983 ; Crombrugghe et al, 1984 ; Milon et al, 1984 ). Открытое недавно изгибание молекулы ДНК в комплексе с CRP.цAMP ( Wu & Crothers, 1984 ; Fried & Crothers, 1983 ) позволяет в известной степени объяснить эти модели и объясняет многие факты, в частности, чрезвычайную вариабельность локализации sCRP от промотора к промотору, которая сочетается со строгой фиксированностью ее в каждом конкретном случае: смещение sCRP от его нормального положения на более 3 нукл приводит к потере катаболитной активации оперона lac ( Mandecki & Caruther, 1984 ; Zinkel & Crothers, 1991 ). Если исходить из предполагаемой модели общей структуры sCRP, то все известные sCRP образуют дискретный ряд по расстояниям от блока "-35 нп" промотора с дискретностью 10+/-3 нп (т.е. один виток спирали ДНК). Семейство активирующих sCRP и соотвествующие положения в ДНК будем обозначать An, а репрессирующих - Rn, где n - число витков спирали между sCRP и блоком "-35 нп" промотора. Все активирующие sCRP лежат выше 5' области "-35 нп" промотора на рассоянии целого числа витков спирали ДНК, т.е. они имеют одинаковую с элементами "-35 нп" и "-10 нп" промотора пространсвенную ориентацию, которая, вероятно, наиболее оптимальна для взаимодействия белков-активаторов с РНК-полимеразой ( Dunn et al, 1984 ; Fried & Crothers, 1983 ). Подавляющее большинство активирующих sCRP занимают позиции A2 и A0 с координатами (-68 нп, -55 нп) и (-49 нп, -35нп) соответственно. К семейству А2 принадлежат основные sCRP lacP1, tnaA, cea, ilvB, malT, galO P1, а также предполагаемые rpsB P2, divE и вторичные sCRP генов crp, cya, nusA; в семейство A0 входят основные galP1,cat,deo,P4 pBR322. Вероятно, механизм активации разных промоторов может различаться в зависимости от локализации sCRP: в семействе A0 белок CRP должен непосредственно контактировать с РНК-полимеразой, тогда как в случае A2 индуцированное изгибание ДНК продемонстрировано для lac-оперона ( Wu & Crothers, 1984 ; Fried & Crothers, 1983 ; Mandecki & Crothers, 1984 ), и оно должно наблюдаться для всех An при n более или =1. Позицию A3 (-83 нп, -68 нп) занимают sCRP glnA P1, средняя часть составного sCRP malT и предполагаемый malE, pyrB1. В семействе A1 (-61 нп,-48 нп) известны только предполагаемые sCRP-rpsA P3, pyrB1, а в семействе A4 - 5' концевая часть malT и вторичные sCRP. Слабое заполнение позиции A1 может объясняться трудностью изгибания жесткой молекулы ДНК при малом радиусе кривизны, а A4 - большим рассоянием: во всяком случае при перемещении sCRP оперона lac из A2 в A3 его активность падала в 1,5 раза, а в положении A1 и A4 она полностью исчезала ( Mandecki & Caruther, 1984 ). Начиная с A5, появляются sCRP, зависимые от araC и malT: в семейство A5 входят (-100 нп, -87 нп) входят araBAD, araE и malPQ; в A6 - malK, 5'- половина sCRP araBAD и deoC-2; в A7 - malE, malK, а также divE-2, glnLG-2. Самый удаленный из известных 5'-верхних регуляторных элементов прокариот (вторичный оператор araO2) лежит в области "-280 нп" araBAD (позиция A25) и служит "депо" для белка araC , который перемещается на основной оператор araO1 при изгибании молекулы ДНК, для этого расстояние между операторами ara должно быть кратным целому числу витков ДНК ( Dunn et al, 1984 ).
Все известные репрессирующие sCRP занимают "полуцелые" по числу витков позиции ниже блока "-35 нп", т.е. по отношению к оси спирали ДНК они ориентированы противоположно элементам промотора. Следовательно, негативная регуляция транскрипции CRP обеспечивается как конкуренцией с РНК-полимеразой за связывание с ДНК, так и геометрией межбелкового взаимодействия. В семейство R0.5 входят основные sCRP cya, nusA и вторичный araC-2, а в R8,5 - основной sCRP гена crp.
