Индуктор (биология)

В молекулярной биологии индуктор представляет собой молекулу, которая регулирует экспрессию генов. Индуктор может связываться с репрессором или активатором.

Индукторы функционируют при отключённых репрессорах. Ген экспрессируется тогда, когда индуктор связывается с репрессором. Связывание индуктора с репрессором предохраняет репрессор от привязки к оперону. После этого РНК-полимераза может начать транскрипцию генов оперона.

Индукторы также могут функционировать путём связывания с активаторами. В отсутствии индуктора активаторы, как правило, слабо связываются с ДНК. Индуктор образует комплекс с активатором, многократно повышая его активность, после чего такой комплекс связывается с активируемой последовательностью и активирует целевой ген, запуская его транскрипцию. Удаление индуктора останавливает транскрипцию.

Поскольку необходима малая молекула индуктора, повышение экспрессии целевого гена называется индукцией. Оперон лактозы является одним из примеров индуцированной системы.

Функция

Репрессоры белка связываются с цепочкой ДНК и предотвращает РНК-полимеразу от синтеза мРНК путём присоединения к ДНК. Индукторы связываются с репрессорами, заставляя их изменять форму и предотвращая их от связывания с ДНК. Таким образом, они позволяют проводить транскрипцию, и, следовательно, экспрессию гена.

Для экспрессии гена, его ДНК последовательность должна быть скопирована (в процессе, известном как транскрипция), в мобильную молекулу под названием РНК (мРНК), которая несёт в себе инструкции для белка в место синтеза белка (в процессе, известном как трансляция). Много различных типов белков могут влиять на уровень генной экспрессии путём усиления или подавления транскрипции. У прокариот, эти белки часто действуют на части ДНК, известные как операторы в начале гена. Промотор, содержащий РНК-полимеразу, фермент, который копирует генетическую последовательность и синтезирует мРНК, прикрепляется к ДНК.

Некоторые индукторы модулируются активаторами, которые обладают противоположным эффектом экспрессии гена, репрессорами. Индукторы связываются с активатороми белков, что позволяет им связываться с ДНК-цепочками, где они способствуют транскрипции РНК.

Лиганды, которые инактивируют активаторы белков, технически не классифицируются как индукторы, поскольку их действие вызывает обратный эффект — предотвращение транскрипции.

Примеры

Лактозный оперон

Индуктором в лактозном опероне является аллолактоза. Если лактоза присутствует в среде, то небольшое её количество будет преобразовано в аллолактозу в нескольких молекулах β-галактозидазы, которые присутствуют в клетке. Аллолактоза связывается с репрессором и уменьшает сродство репрессора к сайту оператора.

Однако, когда в системе представлены лактоза и глюкоза, лактозный оперон подавляется. Объясняется это тем, что глюкоза активно предотвращает индукцию lacZYA.

Оперон ara

В опероне ara индуктором является арабиноза.