과오페론

Gua Operon

구아 오퍼론은 퓨린 뉴클레오티드인 구아노신 모노인산염(GMP)의 이노신 모노인산염(IMP 또는 이노신산염) 합성을 조절하는 역할을 한다.프로모터와 오퍼레이터 영역과는 별도로 2개의 구조 유전자 guaB(IMP 탈수소효소 코드 또는 GMP 합성효소 코드)와 guaA(GMP 합성효소 코드)로 구성된다.

푸린생합성

푸린 생합성의 첫 번째 커밋 단계는 5-포스포리보실 1 피로인산염에서 시작된다.이것은 경로의 중요한 분기점인 IMP를 형성하기 위한 일련의 반응을 거친다.그런 다음 이 경로는 분기하여 한 가지에서 아데닐숙신산염(AMP)을 형성하고 다른 가지에서 크산틸산염(XMP)과 구아닐산염(GMP)을 형성한다.IMP탈수소효소는 IMP의 XMP로의 전환을 촉매하고, GMP 합성효소는 XMP의 [1][2]GMP로의 전환을 촉매한다.

규정

오퍼론은 세포의 대사 상태 변화에 반응해야 한다.성장률 의존 제어, 엄격한 제어(셀이 노출되는 다양한 스트레스 동안 제어) 및 기타 형태의 [3]제어에 따릅니다.따라서 구아닌이 외부 배지에서 얻어질 수 있는 경우 생합성을 중지하고, (예를 들어 DNA 복제 중) 뉴클레오티드가 필요한 경우 발현을 증가시키며, AMP 및 피리미딘 뉴클레오티드에 대한 GMP 생산의 균형을 맞춘다.너무로gua되면 operonGMP에 의해 AMP. 비슷한 AMP합성에 의한 유도되는 동안 GMP으로써 활성화됩니다. 이 이중 조종 장치가 끊임없이 AMP와 GMP는 사이의 균형 있음을 보장한다 AMP스스로 억압을 받억압을 받AMP와 GMP의 균형 잡힌 생산 할 IMP 언급한 위의 분기점 되게 엄격한 node[4] 조정된다그플럭스 분할은 섭동에도 불구하고 비교적 일정하게 유지됩니다.이 제어가 실현되는 메커니즘은 다음과 같습니다.

IMP의 분기점은 한 분기의 산물이 그 형성을 억제하고 다른 분기의 산물의 형성을 유도하는 강체 노드이다.

gua 오퍼론의 규제 메커니즘

DNA 복제는 구아닌 뉴클레오티드의 공급이 필요하기 때문에, DNA 복제 기계와 구아 오퍼론 사이에는 어느 정도 조화가 있어야 한다.이것이 일어나는 한 가지 방법은 DnaA 단백질이다.DnaA는 복제의 기원을 인식하고, AT 리치 DNA 영역의 국소적 분리를 촉진하고, 최종적으로 헬리케이스 DnaB를 그 진입 부위로 유도하는 단백질이다.DnaA는 충분한 [5]농도로 존재할 경우 DNA 복제를 일으키는 복제 개시 인자이다.

과오페론의 규제

복제가 일어나면 복제의 기원은 DnaA 단백질에 "싱크"를 일으킨다.구아오페론처럼DnaA에 의해 음으로 변조된 유전자는 억제되지 않습니다gua 프로모터 상의 DnaA 결합부위와 guaB 유전자 상의 IMP 탈수소효소 개시 코돈 하류 200bp의 두 가지 잠재적 결합부위가 존재한다.전자의 배열과 후자의 배열이 모두 역할을 한다고 생각되며, 후자의 배열은 매우 중요하며, 이들 배열에서의 DNA 결합은 [6]유전자의 전사에 부정적인 영향을 미친다.

성장률이 낮은 배지에서 성장하면서 cAMP는 조절 특성을 가진 복합체를 형성하는 cAMP 수용체 단백질과 결합한다.이 복합체는 guaB 문자 변환 시작 사이트의 업스트림 100 bp에 결합되어 gua 오퍼론을 억제합니다.이 복합체가 약 100bit/s 떨어진 곳에서 RNA 중합효소와 어떻게 상호작용하는지는 논쟁의 문제이다.한 관점은 알려지지 않은 규제 요인의 개입을 시사한다.어떤 경우에도 복합체는 성장률 의존적 제어를 오퍼론의 [7]프로모터 영역에 부여한다.

purR 유전자에 의해 코드된 억제제 purR은 푸린 생합성에 관여하는 효소의 합성을 제어한다.추정 16 bp pur 연산자가 구아 프로모터에서 발견되었다.purR 억제제는 대장균의 [3]공동 억제제인 구아닌과 같은 다른 공동 억제제와 함께 작동합니다.

gua mRNA 리더는 전사체의 첫 37개 뉴클레오티드를 포함하는 안정적인 스템 루프 2차 구조를 형성할 가능성이 있다.리보솜 결합부위가 스템루프 내에 격리되므로 이 구조는 번역조절에 [3]관여할 수 있다.

gua 프로모터는 xseA 프로모터와 등을 맞대고 누워 있다(불일치 복구 효소 엑소핵산가수분해효소 VII).[3]촉진제의 이러한 근접한 간격은 조절적 의미를 가질 수 있으며 RNA 중합효소 분자가 동시에 결합하려고 시도하기 때문에 입체 장애를 초래할 수 있습니다.한 프로모터의 불활성화는 자연스럽게 다른 프로모터의 발현을 증가시킨다.다른 메커니즘은 RNA 중합효소 결합을 입체적으로 저해하는 FIS(반전 자극 인자)를 포함한다.그러나 FIS의 역할은 아직 제대로 [8]조사되지 않았다.

진핵생물의 상동체

대사 경로가 여러 종에 걸쳐 보존되기 때문에 유전자 또한 유사하다.사카로미세스 세레비시아에 대한 규제에 대한 광범위한 연구가 이루어졌다.효모에서 IMD 계열의 유전자와 gua1은 guaB와 guaA에 해당합니다.여기서 IMD 유전자만 구아닌에 민감하고 전체 오퍼론이 민감한 원핵생물과는 달리 gua1이 아니다.IMP탈수소효소의 억제제인 마이코페놀산은 IMD2 유전자의 유도체이다(따라서 IMD2는 아마도 내인성 약물 [9]활성을 가지고 있을 것이다).진핵생물 조절이 매우 다른 또 다른 측면은 진핵생물들이 AMP와 GMP로 이어지는 가지의 차이 조절을 가지고 있다는 것이다. 예를 들어, 효모에서 AMP 합성 유전자는 구아닌에 의해 억제되는 반면, GMP 합성 유전자는 아데닌에 의해 영향을 받지 않고 인간 IMP 탈수소효소 합성은 억제된다.아데노신이 아닌 구아노신의 존재.

레퍼런스

  1. ^ David L. Nelson; Michael M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry (Fourth ed.).
  2. ^ Jeremy M Berg; John L Tymoczko; Lubert Stryer (2007). Biochemistry (Fifth ed.). W.H Freeman and Company.
  3. ^ a b c d Drabble, William; Ian Davies (1992). "Stringent and growth-rate-dependent control of the gua operon of Escherichia coli K-12" (PDF). Microbiology. 142 (9): 2429–2437. doi:10.1099/00221287-142-9-2429. PMID 8828209.
  4. ^ Stephanopoulos, Gregory; Joseph J. Vallino (21 Jun 1991). "Network Rigidity and Metabolic Engineering in Metabolite Overproduction". Science. 252 (5013): 1675–1681. Bibcode:1991Sci...252.1675S. doi:10.1126/science.1904627. JSTOR 2876337. PMID 1904627.
  5. ^ Weigel, Christoph; Messer, Walter (1997). "The dnaA protein complex with the E. coli chromosomal origin (oriC) and other sites". Molecular Microbiology. 24 (1): 1–6. doi:10.1046/j.1365-2958.1997.3171678.x. PMID 9140960.
  6. ^ Tesfa-Selase, Fisehaye; Drabble, William T (1 Jan 1992). "Regulation of the gua operon of Escherichia coli by the DnaA protein". Molecular and General Genetics. 231 (2): 256–264. doi:10.1007/BF00279799. PMID 1736096.
  7. ^ Husnain, Seyyed; Thomas, Mark; Busby, SJ (Oct 2009). "Downregulation of the Escherichia coli guaB promoter by upstream-bound cyclic AMP receptor protein". Journal of Bacteriology. 191 (19): 6094–6104. doi:10.1128/jb.00672-09. PMC 2747903. PMID 19633076.
  8. ^ Husnain, Seyyed; Mark S. Thomas (June 2008). "Downregulation of the Escherichia coli guaB promoter by FIS". Microbiology. 154 (6): 1729–1738. doi:10.1099/mic.0.2008/016774-0. PMC 2885671. PMID 18524927.
  9. ^ Hyle, JW; Shaw RJ; Reines D. (1 Aug 2003). "Functional distinctions between IMP dehydrogenase genes in providing mycophenolate resistance and guanine prototrophy to yeast". J Biol Chem. 278 (31): 28470–8. doi:10.1074/jbc.M303736200. PMC 3367515. PMID 12746440.