|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
SESJA 4
REGULACJA EKSPRESJI GENETYCZNEJ WYKŁADY 60 SESJA 4 WYKŁADY W04-01 REGULACJA EKSPRESJI GENÓW ZWIĄZANYCH Z ASYMILACJĄ SIARKI U BAKTERII Monika Hryniewicz Instytut Biochemii i Biofizyki PAN, Warszawa Adaptacja bakterii do zmiennych warunków ich naturalnych środowisk wymaga precyzyjnych systemów regula- cyjnych zapewniających najbardziej ekonomiczne wykorzystanie dostępnych źródeł makro- i mikroelementów. Asymilacja siarki ze źródeł nieorganicznych (siarczanu, tiosiarczanu, siarczku) przebiega drogą biosyntezy cyste- iny zarówno u bakterii jelitowych jak i wolnożyjących. Ekspresja genów niezbędnych dla biosyntezy cysteiny (re- gulonu cys ) jest kontrolowana przez regulator transkrypcyjny CysB. Badania mechanizmu oddziaływania białka CysB z regionami promotorowymi genów cys pozwoliły na wyjaśnienie obserwowanych in vivo zmian poziomu ekspresji tych genów w odpowiedzi na obecność induktora (acetyloseryny) oraz rodzaj źródła siarki w podłożu. Przeprowadzona ostatnio systematyczna analiza funkcjonalna zmutowanych form CysB dostarczyła nowych in- formacji o mechanizmach działania tego białka jako regulatora transkrypcyjnego: zidetyfikowano domeny CysB istotne dla wiązania białka z DNA, wiązania induktora oraz prawdopodobny region kontaktu z polimerazą RNA. E. coli a także bakterie wolnożyjące mają zdolność asymilacji siarki z różnych źródeł organicznych m. in. sulfonia- nów. Ostatnio zidentyfikowano (u E. coli , B. subtilis oraz Pseudomonas sp .) zespół genów ssi, indukowanych w warunkach braku siarczanu w środowisku i niezbędnych dla wykorzystania alternatywnych źródeł siarki. Geny te są regulowane odmiennie niż geny regulonu cys . W kontroli ekspresji genów ssi uczestniczy białko CysB, oraz do- datkowy, specyficzny regulator transkrypcyjny, białko Cbl. Badania oddziaływania regulatorów CysB i Cbl z re- gionami promotorowymi genów ssi in vitro wykazały różnorodność mechanizmów aktywacji transkrypcyjnej po- szczególnych promotorów ssi. REGULACJA EKSPRESJI GENETYCZNEJ 61 W04-02 MOLEKULARNE MECHANIZMY AKTYWACJI TRANSKRYPCJI U ESCHERICHIA COLI PRZEZ BIAŁKO AKTYWATOROWE CRP Zygmunt Wasylewski Uniwersytet Jagielloński, Zakład Biochemii Fizycznej, Kraków Proces regulacji ekspresji genów w komórkach prokariotycznych jak i eukariotycznych zachodzi zwykle poprzez kontrolęinicjacji transkrypcji. U bakterii proces ten kontrolowany jest zarówno przez białka represorowe jak i białka aktywatorowe. U Escherichia coli aktywacja transkrypcji przez białko receptorowe wiążące cAMP (CRP) stanowi prosty model opisujący mechanizm aktywacji transkrypcji. Proces aktywacji związany jest z oddziaływa- niem allosterycznego efektora jakim jest cAMP z białkiem CRP. Białko CRP jest homologicznym dimerem o masie 45 kDa. Każda z podjednostek zbudowana jest z dwóch strukturalnych domen połączonych giętkim odcinkiem łańcucha składającego sięz kilku reszt aminokwasowych. Domena N-końcowa wiąże cAMP, natomiast domena C-końcowa posiada element strukturalny helisa-skręt-helisa (HTH), odpowiadający za rozpoznawanie specyficz- nych sekwencji promotorowych. Szereg badań w roztworze, w tym także nasze badania szybkiej kinetyki i po- miary równowagowe z wykorzystaniem jednopunktowych mutein białka CRP, wskazują, iż mechanizm rozpo- znawania sekwencji promotorowych DNA związany jest z kooperatywną komunikacją pomiędzy domenami białka CRP. Po związaniu do odpowiednich sekwencji promotorowych białko CRP może oddziaływać z podjed- nostką a polimerazy RNA (RNAP) aktywując proces inicjacji transkrypcji. Kompleks transkrypcyjny, w którego skład wchodzą tylko trzy makrocząsteczki jakimi są polimeraza RNA, CRP i promotor DNA jest, jak dotychczas, najlepiej poznanym i najprostszym kompleksem umożliwiającym proces aktywacji transkrypcji. W zależności od rodzaju aktywowanych promotorów CRP może oddziaływać poprzez kilka miejsc na swej powierzchni zarówno z domeną C-końcową jak i z domeną N-końcową podjednostki a polimerazy RNA. Oddziaływanie typu białko-białko, zachodzące pomiędzy domenami podjednostki a polimerazy RNA i białkiem CRP w istotny sposób wpływa na stan równowagi pomiędzy kompleksem zamkniętym i otwartym kompleksu RNAP-promotor DNA. Poznanie mechanizmów oddziaływania po między aktywatorem transkrypcji CRP, polimerazą RNA i promotoro- wym DNA pozwala na zrozumienie innych, bardziej strukturalnie skomplikowanych kompleksów umożli- wiających aktywację procesu transkrypcji. 62 SESJA 4 WYKŁADY W04-03 MOLEKULARNA I FUNKCJONALNA CHARAKTERYSTYKA GENÓW KONTROLUJĄCYCH SYNTEZĘ EGZOPOLISACHARYDU RHIZOBIUM LEGUMINOSARUM Anna Skorupska Zakład Mikrobiologii Ogólnej, Uniwersytet M. Curie-Skłodowskiej, Lublin R. leguminosarum syntetyzuje kwaśny, zewnątrzkomórkowy polisacharyd (EPS), który odgrywa istotną rolęw tworzeniu efektywnych brodawek korzeniowych na koniczynie. Mutanty defektywne w syntezie EPS indukują niezakażone, lub częściowo zakażone brodawki, w których bakteroidy nie wiążą azotu atmosferycznego. EPS R. leguminosarum jest polimerem złożonym z ośmiocukrowych podjednostek, w skład których wchodzi galaktoza, pięć reszt glukozy i dwie reszty kwasu glukuronowego. Cukry są dodatkowo modyfikowane resztami niecukro- wymi. Biosynteza powtarzającej siępodjednostki EPS odbywa siępoprzez kolejne przeniesienie nukleotydowych pochodnych cukrów na błonowy nośnik lipidowy, przez swoiste glikozylotransferazy. Skompletowane podjed- nostki są polimeryzowane i eksportowane na powierzchniękomórki bakteryjnej. Kompletowanie powtarzającej siępodjednostki EPS R. leguminosarum rozpoczyna sięod przeniesienia glukozo-1-fosforanu z UDP-glukozy na nośnik izoprenylowy przez glukozylotransferazękodowaną przez gen pssA . W następnych etapach, dwie reszty kwasu glukuronowego są przenoszone przez glukuronozylotransferazy kodowane przez geny pssC , pssD i pssE [ Król J., Wielbo J., Mazur A., Kopcińska J., Łotocka B., Golinowski W., Skorupska A. 1998. Mol Plant-Microbe Interact 11, 1142. ] . Dalsze etapy biosyntezy EPS w R. leguminosarum nie zostały opisane. Zsyntetyzowane podjednostki są polimeryzowane i eksportowane przez białka tworzące system 1 transportu, kodowany przez geny pssN, pssO i pssP . Wyeksportowany na powierzchniękomórki polimer EPS podlega dalszym modyfikacjom przez glikozylazy wyprowadzane z komórek Rhizobium przez system transportu zależny od ATP i kodowany przez geny prsD, prsE i orf3 [ Król J, Skorupska A. 1997. Microbiology 143, 1389. ]. Funkcjęregulacyjną w syntezie EPS pełni przypuszczalnie gen pssB, którego białkowy produkt wykazuje istotną homologiędo eukariotycznej fosfatazy monofosforanu inozytolu [ Janczarek M., Król J., Skorupska A. 1999 FEMS Microbiol Lett 173, 319. ]. Białko PssB zarówno w E. coli jakiw R. leguminosarum funkcjonuje jako fosfataza monofosforanu inozytolu i wpływa na poziom syntezy EPS. REGULACJA EKSPRESJI GENETYCZNEJ 63 W04-04 INICJATOROWE BIAŁKO DnaA: AKTYWATOR I REPRESOR TRANSKRYPCJI Jolanta Zakrzewska-Czerwińska, Jerzy Majka Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN, Wrocław Białko DnaA jest inicjatorem procesu replikacji DNA bakterii. DnaA wiąże sięz 9 nukleotydowymi niepalindromo- wymi sekwencjami zwanymi boksami DnaA. W regionie inicjacji replikacji chromosomu oriC występuje od kilku do kilkunastu takich sekwencji. U modelowego organizmu Escherichia coli , związanie się10 do 20 cząsteczek białka DnaA z regionem oriC powoduje rozplecenie DNA w obszarach bogatych w pary A-T. Tworzenie sięregio- nów DNA o strukturze jednoniciowej umożliwia wprowadzenie do kompleksu inicjacyjnego helikazy DnaB. Od- bywa się to poprzez bezpośrednie oddziaływanie DnaA z kompleksem białkowym DnaB-DnaC. Białko DnaA wiąże nukleotydy adenylowe lecz tylko forma białka DnaA ze związanym ATP jest aktywna w proce- sie replikacji DNA. Postuluje się, że regulacja ekspresji genu dnaA łączy inicjacjęreplikacji DNA z cyklem komórko- wym bakterii. Oprócz swej funkcji inicjatora replikacji chromosomu bakteryjnego białko DnaA wiążąc sięz boksami DnaA znaj- dującymi sięw regionach promotorowych lub sekwencjach kodujących jest również czynnikiem transkrypcyj- nym. W zależności od usytuowania boksów DnaA w stosunku do promotora białko to może być aktywatorem bądź represorem transkrypcji genu. Mechanizm aktywacji nie jest znany, postuluje się, że o aktywacji mogą decy- dować oddziaływania między białkiem DnaA i polimerazą RNA. Nie wyklucza się również wpływu białka DnaA na wiązanie innych aktywatorów transkrypcyjnych. Oddziaływanie białka z boksami DnaA w sekwencjach ko- dujących może natomiast powodować terminacjętranskrypcji genów. Podobnie jak w przypadku procesu inicja- cji replikacji DNA forma występowania białka DnaA (ze związanym ATP bądź ADP) może mieć wpływ na aktyw- ność białka DnaA jako regulatora transkrypcji. |
Menu
|