Экспрессия pyrBI E. coli
Экспрессия оперона pyrBI E. coli также зависит от продвижения рибосомы , но несколько иным образом. Оперон pyrBI кодирует две субъединицы фермента аспартат-карбамоилтрансферазы , катализирующего первую стадию синтеза пиримидиновых нуклеотидов . Конечные продукты этого биосинтетического пути - уридинтрифосфат (UTP) и цитидинтрифосфат (CTP) . Аспартат- карбамоилтрансфераза подвержена аллостерической регуляции, ее каталитическая активность ингибируется при связывании CTP и усиливается при связывании ATP (аденозинтрифосфата, конечного продукта пути биосинтеза пуриновых нуклеотидов ). Благодаря транскрипционной аттенюации не только активность, но и концентрация фермента может изменяться в широких пределах. Внутриклеточная концентрация UTP, еще одного конечного продукта пиримидинового пути, определяет вероятность преждевременной терминации транскрипции на терминаторе, расположенном в лидерной РНК pyrBI [ Roland, 1985 ; Turnbough, 1983 ]. Лидерная РНК содержит короткую T-богатую открытую рамку считывания, которая перекрывается с терминатором. Недостаток UTP вызывает паузирование РНКП в этой области, которое дополнительно усиливается действием фактора NusA [ Donahue, 1994 ]. Замедление движения РНКП дает время для сопряжения транскрипции с трансляцией [ Roland, 1985 ]. В отличие от предыдущего случая, при сопряжении рибосома защищает область, необходимую для формирования терминатора, что дает РНКП возможность транскрибировать весь оперон . При высоких концентрациях UTP движение РНКП не замедляется при транскрипции T-богатой открытой рамки считывания, трансляционного сопряжения не происходит и терминаторная шпилька эффективно (до 98% in vitro) предотвращает транскрипцию структурных генов оперона [ Turnbough, 1983 ].
В случае аттенюации транскрипции в оперонах биосинтеза аминокислот (см. trp Оперон E. coli и др. оп-ны биосинтеза аминокислот энтеробактерий ) терминации способствовало разобщение транскрипции и трансляции, тогда как для терминации в pyrBI опероне требуется, напротив, сопряжение этих процессов. Общим для обоих механизмов является наличие паузы в движении РНКП, дающей время на установление сопряжения транскрипции и трансляции. Способность транслирующей рибосомы форсировать преодоление пауз РНКП была продемонстрирована в ряде модельных экспериментов in vitro и in vivo [ Proshkin, 2010 ]. Эта особенность сопряжения транскрипции и трансляции лежит в основе многих систем аттенюации транскрипции.
