Репрессор

Репрессор — ДНК-связывающий или РНК-связывающий белок, который ингибирует экспрессию одного или нескольких генов путём связывания с оператором или сайленсерами. ДНК-связывающий репрессор блокирует прикрепление РНК-полимеразы к промотору, предотвращая таким образом транскрипцию генов в мРНК. РНК-связывающий репрессор связывается с мРНК и предотвращает трансляцию мРНК в белок. Эта блокировка экспрессии называется репрессией.

Функция

Если индуктор (молекула, которая инициирует экспрессию генов) присутствует, то он может взаимодействовать с белком репрессора и отсоединить его от оператора. Тогда РНК-полимераза может транскрибировать ген. Корепрессор представляет собой молекулу, которая может связываться с репрессором и сделать его привязку к оператору плотной, что снижает транскрипцию. Репрессор, который связывается с корепрессором, называется апорепрессор или неактивный репрессор. Одним из типов апорепрессора является триптофановый репрессор, важный метаболический белок в бактериях.

Вышеописанный механизм репрессий является типом механизма обратной связи, поскольку она позволяет происходить транскрипции, если только присутствует определенное условие: наличие определенного индуктора (ов). В геноме эукариотов имеются участки ДНК, известные как сайленсеры. Эти последовательности ДНК связываются с репрессорами для частичного или полного подавления экспрессии гена. Сайленсеры могут быть расположены несколько выше или ниже основного потока фактического промотора гена. Репрессоры также могут иметь два места связывания: одно для региона сайленсера и одно для промотора. Это приводит к тому, что хромосома принимает форму петли, и промоторная область и регион сайленсера приходят в непосредственную близость.

Примеры

Оперон лактозы

lacZYA транскрибирует белки, необходимые для разложения лактозы.^[1] lacI синтезирует репрессор гена lacZYA.^[1] Ген lacI расположен непосредственно перед lacZYA, но транскрибируется другим промотором.^[1] Ген lacI синтезирует белок репрессора lacI. Белок-репрессор lacI подавляет lacZYA путём связывания с последовательностью оператора lacO.^[1]

Репрессор lacI конститутивно экспрессируется. Он всегда связан с оператором области промотора, который мешает способности РНК-полимеразе начинать транскрипцию оперона lacZYA .^[1] В присутствии индуктора аллолактозы, репрессор изменяет конформацию и отрывается от оператора. РНК-полимераза затем может связываться с промотором и начинать транскрипцию гена lacZYA.^[1]

Метиониновый оперон

Примером белка-репрессора является метиониновый репрессор MetJ. MetJ взаимодействует с базовой ДНК через пару α-спиралей. MetJ является гомодимер, состоящий из двух мономеров, каждый из которых обеспечивает бета-ленту и альфа-спирали. Обе бета-ленты каждого мономера собираются вместе, чтобы сформировать антипараллельный бета-лист, который связывается с ДНК оператора («Met бокс») в её большой бороздке. После этого димер MetJ взаимодействует с другим димером MetJ, связанным с комплементарной цепью оператора через его альфа-спирали. AdoMet связывается с карманом в MetJ, что не перекрывает сайт связывания ДНК.

Бокс Met имеет последовательность AGACGTCT, которая является палиндромом (типа симметричной диады^[англ.]), что позволяет одной и той же последовательности быть распознанной на обеих нитях ДНК. Соединение между C и G в середине бокса Met содержит пиримидин-пуриновую ступень, которая сделает положительную сверхспирализацию ДНК, формируя излом в фосфодиэфирной обратной связи. Это позволяет белку распознать этот сайт, так как заставляет дуплекс ДНК следовать форме белка. Другими словами, распознавание происходит по форме участка молекулы ДНК, а не по нуклеотидной последовательности.

Каждый димер MetJ содержит два сайта связывания для кофактора^[англ.] S-Аденозилметионина (SAM), который является продуктом в биосинтезе метионина. Когда SAM представлен, он связывается с белком MetJ, увеличивая его сродство с родственным сайтом оператора, который останавливает транскрипцию генов, участвующих в синтезе метионина. Когда концентрация SAM становится низкой, репрессор диссоциирует с сайта оператора, позволяя увеличивать производство метионина.