BioScience Blog – Научный Биологический блог

Часто гены, кодирующие белки одного метаболического пути или определяющие близкородственные функции, регулируются согласованно. Экспрессия таких генов начинается и заканчивается или согласованно продолжается в ответ на один и тот же регуляторный сигнал. Гены, объединенные в опероны, транскрибируются с промотора, находящегося на 5′-конце такой группы генов, в виде единственной молекулы РНК, которая в дальнейшем подвергается процессу «созревания». У хлоропластов ячменя большая часть генов пластома входит в состав оперонов. С помощью метода ran on транскрипции была изучена интенсивность транскрипции нескольких оперонов пластома растений ячменя разного возраста и сорта. Основой транскрипционной системы служили лизированные хлоропласты, которые были выделены из первых листьев ячменя. В ходе реакции транскрипции (длительность 5-10 мин) во вновь синтезированные молекулы РНК включался радиоактивно-меченный УТФ (а32Р-УТФ), что позволяло в дальнейшем детектировать только вновь синтезированные транскрипты. Ограниченное время реакции практически исключает влияние процессов деградации РНК на количество синтезированных транскриптов. ДНК пробы были подобраны на внутриоперонные участки перепадов интенсивности транскрипции и выровнены по размеру и GC-составу.

Установлено, что у большинства изученных оперонов гены транскрибируются с различной интенсивностью, причем интенсивность транскрипции может различаться даже в пределах одного гена. Наиболее равномерная транскрипция наблюдалась для гро-оперона, содержащего гроВ-гроС1-гроС2 гены. Необходимо отметить, что это, вероятно, единственный оперон пластома ячменя, состоящий только из генов, кодирующих субъединицы одного белкового комплекса (субъединицы РНК-полимеразы бактериального типа). Другие опероны, также несущие большинство генов одной функциональной группы, характеризовались различиями в интенсивности транскрипции генов.

В предыдущих исследованиях нами было установлено, что у оперона rps2-atpI-atpH-atpF-atpAсчитывание РНК значительно повышалось (в 7-10 раз) для atpFгена по сравнению с предыдущими и последующим геном. Именно эта область и была взята для более подробного изучения. В результате детального изучения было установлено, что пик интенсивности транскрипции приходится на интрон atpFгена. Сильную скорость транскрипции показала также проба, приходящаяся на межгенный (atpH-atpF) спейсер. Отмечены и значительные изменения в оперонах, содержащих гены, кодирующие компоненты различных функциональных групп хлоропластов. Так оперон atpB-atpE-trnV-ndhC-ndhK-ndhJхарактеризуется значительно большей интенсивностью транскрипции генов atpBи trnV, в сравнении с другими генами (превышение в среднем не менее чем в 3 раза). Для оперона гтп1б интенсивность транскрпции менялась между генами (гпг1б ген транскрибируется сильней, чем trnlген). В опероне psaA первые два гена транскрибируются равномерно, в то время как rpsl4, который не относится к генам фотосинтетической группы, транскрибируется значительно более активно. Таким образом для нескольких оперонов обнаружен эффект значительного различия интенсивности транскрипции индивидуальных генов. Различий по возрасту и сорту не обнаружено.