Регуляция переключения
Переключения осуществляет по сайт-специфическому механизму продукт гена НО - эндонуклеаза . Ген НО экспрессируется только в клетках, гомоаллельных по MAT , но не в гетерозиготах МAТа/МAТalpha ( Jensen et al., 1983 ). В промоторе НО найдено 10 повторов последовательности, с которой связываются регуляторные белки локуса MAT .
Кроме MAT, существует еще два типа контроля НО. Во-первых, НО экспрессируется только на стадии G1 . Данные об этом были получены при педигри-анализе переключения: во-первых, тип спаривания при переключении изменяют одновременно и материнская, и дочерняя клетка. Следовательно, транспозиция должна происходить до репликации ( Hicks, Herskowitz, 1976 ; Hicks, Herskowitz, 1977 ; Strathern, Herskowitz, 1979 ). Позже была показана периодичность транскрипции НО в ходе клеточного цикла ( Nasmyth, 1985 ). Во-вторых, показано, что переключение и экспрессия НО может происходить только у "опытных" клеток, прошедших хотя бы одно деление ( Hicks, Herskowitz, 1977 ; Strathern, Herskowitz, 1979 ; Nasmyth, 1983 ).
В промоторе НО найдены участки, ответственные за этот тип регуляции: URS1 и URS2 ( Nasmyth, 1985 ; Nasmyth et al., 1987b ). URS1 подавляет переключение у "неопытных" клеток, URS2 регулирует периодическую экспрессию . В URS2 содержится десять копий так называемого "бокса клеточного цикла" (cell-cycle box): CACAAAA, который необходим для периолической экспрессии генов на стадии G1. Это сайт связывания активатора периодической экспрессии - белкового комплекса CCBF . При делетировании URS2 нарушается активация комплексом CCBF.
Выявлены гены, которые регулируют функцию НО в клеточном цикле. Это шесть генов SWI ( Haber, Garwick, 1977 ; Stern et al., 1984 ; Breeden, Nasmyth, 1987 ; Anderegg et al.,1988 ) и пять генов SIN ( Sternberg et al., 1987 ; Nasmyth et al., 1987a ; Nasmyth et al., 1987b ). У мутантов Swi- гомоталличное=Жизненный цикл дрожжей переключение блокировано, ген НО не транскрибируется. Мутации в SIN1 и SIN2 подавляют мутации swi1 , swi2 , swi3 и swi5, но не мутации swi4 и swi6. На основании ряда экспериментальных фактов предложена гипотеза регуляции SWI и SIN транскрипции НО (рис.20). Показано, что CCBF образует комплекс с продуктом SWI4 (SWI4p) и SWI6 (SWI6p) ( Andrews, Herskowitz, 1989 ). Связывание комплекса CCBF-SWI4p-SWI6p с URS2 происходит на стадии G1 при активации продуктом гена CDC28 . Но для этого необходимо освобождение URS2 от репрессора SIN1p , которое происходит в результате последовательного действия остальных генов SIN и SWI . Поскольку ген НО экспрессируется при нарушении функции SIN3 или сверхэкспрессии SWI5 ( Sternberg et al., 1987 ; Nasmuth et al., 1987a ), а продукт гена SWI5 связывается с URS1 ( Stillman et al., 1988 ; Nagai et al., 1988 ) предполагается, что продукты этих генов - антагонисты. Экспрессия гена SWI5 увеличивается у "опытных" клеток и белок SWI5p вытесняет SIN3p из URS1. Это стимулирует действие продуктов SWI1 , SWI2 и SWI3 и приводит к вытеснению белка SIN1p из URS2 .
