Типы энхансеров
По способу регуляции экспрессии генов различают два типа энхансеров. Индуцибельные энхансеры реагируют на изменения в окружающей среде (тепловой шок, вирусная инфекция, появление тяжелых металлов, ростовых факторов, стероидов и т. п.). Такие энхансеры есть у генов белков теплового шока, металлотионина, (3-интерферона, некоторых онкогенов и др. Т к а -неспецифичные и временные энхансеры активны только в определенных клетках или в определенное время развития организма (например, энхансеры генов иммуноглобулинов). Механизм работы энхансеров заключается в посадке на них специфичных белков, которые за счет образования петель в ДНК взаимодействуют с транскрипционными факторами, связанными с промотором ближайшего гена, увеличивая тем самым число посадок на него РНК-полимеразы II. По-видимому, так же работают и локусы с противоположным эффектом действия — сай-ленсеры (silencer — успокоитель), в присутствии которых транскрипционная активность РНК-полимеразы II уменьшается. У дрожжей аналогами энхансеров и сайленсеров являются последовательности URS и UAS.
Таким образом, механизм регуляции транскрипции у эукариот более гибкий, чем у прокариот. Фиксированная химическая структура прокариотических промоторов более приспособлена для регуляции по принципу "все или ничего", в то время как мозаич-ность строения эукариотических промоторов совместно со свойствами энхансеров позволяют осуществлять нюансированную регуляцию — от полной экспрессии до полной репрессии, что достигается путем локальной модификации ДНК, изменением внутриклеточных условий и т. д.
Формирование транскрипта. Транскрипция генов у эукариот происходит в ядрах, что приводит к образованию РНК-предшественников (пре-мРНК). Уже на начальном этапе синтеза к их 5 -концам через связь 5—5 присоединяется необычное основание (cap) — 7-метилгуанозин. Этот процесс называется кэппированием (capping). При рассмотрении механизма терми-нации транскрипции, осуществляемой РНК-полимеразой II, следует различать два процесса — окончание синтеза транскриптов и образование 3-конца мРНК. О первом процессе известно пока немного. Обрыв транскрипции каждого индивидуального гена детерминирован, но чем он определяется неясно. Возможно, какое-то значение имеет отмеченное во многих случаях обогащение конца генов тимидиновыми остатками. Во втором процессе ключевую роль играет гексамер AAUAAA, находящийся в транскрипте на расстоянии около 20 п.н. от сайта полиаденилирования. Гексамер распознается фактором специфичности, работающим в комплексе со специализированной эндонуклеазой и поли(А)-полимеразой, из которых первая отщепляет "хвост" транскрипта, а вторая присоединяет к 3 -концу зрелой мРНК около 200 адениловых остатков. Полиадениловая цепочка стабилизирует мРНК и способствует инициации трансляции, в связи с чем ее предложено рассматривать как трансляционный энхан-сер (Munroe, Jacobson, 1990).
Сплайсинг. Матричную роль РНК выполняют только в цитоплазме. Перед перемещением из ядра в цитоплазму предшественники мРНК укорачиваются и превращаются в мРНК. Размер типичного гена и ядерной РНК млекопитающих составляет 15—17 т.п.н., а размер мРНК — около 2 т.п.н. Разница в длинах ядерной и цитоплазматической мРНК является следствием сплайсинга — процесса удаления интронов из пре-мРНК и формирования непрерывной белок-кодирующей последовательности нуклеотидов. Сохранение правильной последовательности кодонов при сплайсинге достигается благодаря наличию на 5- и 3 -концах интронов специфических последовательностей нуклеотидов. Эти последовательности высококонсервативны для белок-кодирующих ядерных генов любого происхождения, причем у всех интронов на 5'-концах находится динуклеотид GU, а на 3-концах — динуклеотид AG.
Сплайсинг зависит и от видоспецифических последовательностей нуклеотидов — сайтов ветвления, располагающихся в нитронах на расстоянии 20—40 п.н. от 3-концов. В генах человека, мыши, крысы и других млекопитающих они представлены последовательностями CTGAC, дрозофилы — СТААТ, дрожжей — ТАСТААС. Эти последовательности обусловливают выбор динук-леотида AG на 3 -конце интрона. Если динуклеотид AG делегировать, то сплайсинг происходит по следующему такому же динуклеотиду. Сплайсинг осуществляется сплайсосомой, состоящей из нескольких малых ядерных РНК (snRNA), некоторые из которых и образуют каталитический центр, и неопределенного количества белковых факторов сплайсинга. Сплайсосома содействует сближению сайта ветвления с 5-концом интрона и их ковалентному соединению с образованием петли типа лассо, которая затем отсоединяется от экзона на 3-конце, в результате чего экзоны смыкаются.
Отметим, что механизм сплайсинга в митохондриях и хлоропластах иной: здесь сама пре-мРНК обладает аутокаталитической активностью.