Регуляция экспрессии генов у бактерий: краткая информация-2
Также известны многочисленные случаи регуляции транскрипции на уровне элонгации . Продвижение РНКП по ДНК матрице происходит не с постоянной скоростью, а зависит от нуклеотидной последовательности и способности синтезируемой РНК к образованию вторичных структур. Определенные структуры и последовательности стимулируют паузирование или остановку (арест) транскрипции [ Artsimovitch, 2000 ; Larson, 2014 ], или же приводят к терминации транскрипции [ Artsimovitch, 1998 ; Santangelo, 2011 ]. В преодолении различных затруднений при элонгации принимают участие также белковые факторы, которые связываются с РНКП и облегчают преодоление транскрипционных пауз ( GreA и GreB , Nus G ), стимулируют терминацию транскрипции и освобождение РНКП ( NusA , NusG , ро ) [ Proshkin, 2011 ].
Предмет настоящего обзора, аттенюация транскрипции , также является механизмом регуляции экспрессии генов на уровне элонгации, многочисленные примеры подобной регуляции будут подробно рассмотрены ниже.
В широком смысле аттенюация транскрипции - это любой механизм, использующий паузирование или терминацию транскрипции для регуляции экспрессии расположенных ниже по ходу транскрипции генов [ Gollnick, 2002 ]. В более узком смысле аттенюация - это преждевременная терминация транскрипции [ Naville, 2009 ]. Под "преждевременной" в данном случае подразумевается терминация транскрипция раньше конца последнего гена в опероне .
В общем случае аттенюатор представляет собой регуляторный элемент РНК , расположенный в 5'-нетранслируемой области гена или оперона, способный формировать две альтернативные структуры: антитерминатор и терминатор транскрипции. Также в состав аттенюатора входит сенсорный элемент, способный связываться с регуляторным фактором. Связывание регуляторного фактора с сенсорным элементом приводит предпочтительному образованию одной из альтернативных структур аттенюатора. Сенсорный элемент может быть расположен отдельно или же входить в состав антитерминатора или терминатора.
В зависимости от набора образующих их компонентов, аттенюаторы можно разделить на несколько групп, основные из которых представлены на Рис. 2 . Классические аттенюаторы функционируют в составе насцентной РНК и кодируют короткий лидерный пептид, при трансляции которого рибосома блокирует формирование одной из структур аттенюатора, но дает образоваться второй ( Рис. 2 , А). Такой механизм, например, запускает экспрессию оперонов биосинтеза многих аминокислот у грамотрицательных бактерий при нехватке соответствующей аминокислоты. Аттенюация может также происходить посредством специализированных РНК-связывающих белков, которые стабилизируют одну из двух структур насцентной РНК, как изображено на Рис. 2 (Б и В). В отдельную группу выделяют аттенюаторы, в которых в роли РНК- связывающих белков выступают рибосомальные белки ( Рис. 2 , В).
В другой группе аттенюаторов одну из альтернативных структур насцентной РНК стабилизирует связывание незаряженной тРНК . Типичным примером являются T-боксы грамположительных бактерий ( Рис. 2 , Г). Наконец, многие гены содержат в регуляторном участке РНКовые сенсоры, или рибопереключатели ( Рис. 2 , Д), которые способны изменять конформацию в ответ на связывание низкомолекулярных метаболитов или при изменении физико-химических ус-ловий (температуры, pH и т.д.).
Целью настоящего обзора является сравнительная характеристика известных на сегодня молекулярных механизмов аттенюации.
