13.1: Регулювання промоутера GAL1

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4872

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

У дріжджах гліколіз відіграє важливу роль у виробництві енергії, а глюкоза є далеко і далеко його кращим джерелом вуглецю. Гени, що беруть участь в метаболізмі інших джерел вуглецю, зазвичай пригнічуються при наявності глюкози. Однак, коли глюкоза недоступна, дріжджі активують гени, які метаболізують інші доступні джерела енергії, такі як галактоза. Галактоза збільшує транскрипцію декількох генів для ферментів, які транспортують галактозу в клітини і в кінцевому підсумку перетворюють її в глюкозо-6-фосфат (G6P), проміжний продукт при гліколізі. Перший ген на шляху, індукований галактозою, GAL1, кодує галактокіназу, яка фосфорилює галактозу до галактозо-1-фосфату. (Перевірте посилання на шляхи GAL1 в SGD.) Промотор GAL1 був включений вище за течією сайту ORF як в плазмідах PBG1805, так і PyES2.1 і, отже, контролює транскрипцію генів Met/Met і LacZ, закодованих плазмою в трансформованих клітині.

Малюнок на протилежній сторінці дає простий огляд експресії генів з промотора GAL1 в присутності глюкози, рафінози та галактози. Промотор містить як негативні, так і позитивні регуляторні сайти, закодовані в його послідовності ДНК. У присутності глюкози білки-репресори зв'язуються з негативними регуляторними ділянками і пригнічують транскрипцію. Транскрипційний активатор Gal4p зв'язується з позитивними регуляторними сайтами. Gal4p - це фактор транскрипції, який зв'язується з ДНК як димер. (На малюнку на початку цієї глави показана кристалічна структура доменів зв'язування та димеризації ДНК Gal4p в комплексі з ДНК.) У присутності глюкози Gal4p неактивний, оскільки пов'язаний з білком репресора, Gal80p.

Пригнічення глюкози можна полегшити шляхом вирощування клітин у поганому джерелі вуглецю, такому як рафіноза. Рафіноза - це трисахарид, що складається з галактози, фруктози і глюкози. Рафіноза не здатна викликати високий рівень експресії GAL1, що вимагає галактози. У присутності галактози експресія гена GAL1 збільшується в ~1000 разів вище рівня, що спостерігається в присутності глюкози. Ця стимуляція в першу чергу обумовлена активністю Gal4p, який більше не пов'язаний з інгібуючим білком Gal80p. Gal4p виступає головним регулятором метаболізму галактози. Окрім активації транскрипції GAL1, Gal4p також зв'язується з промоторами генів GAL7 та GAL10, які розташовані поруч із геном GAL1 на дріжджовій хромосомі 2. Як і GAL1, гени GAL7 і GAL10 кодують білки, що беруть участь в метаболізмі галактози.

Регулювання промоутера GAL1. У присутності глюкози транскрипція пригнічується через те, що білки-репресори зв'язуються з регуляторними ділянками
в ДНК і з транскрипційним активатором Gal4p. Репресія глюкози знімається при наявності рафінози, але Gal4p залишається неактивним.
Gal4p активує транскрипцію в присутності галактози за рахунок видалення білка Gal80p.