ПЕРИОДИЧНОСТЬ В СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРОМОТОРОВ

Озолинь О. Н., Деев А. А., Трифонов Е. Н.
Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино; *Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Вейсмановский научный центр, Реховот,76100, Израиль
Методами статистического анализа исследованы нуклеотидные последовательности промоторной ДНК, узнаваемые РНК-полимеразой E.coli. В коровой части промоторов обнаружено 5 областей с неслучайным распределением нуклеотидов (-54±4, -44±3, -35±3, -29±2 и -11±4) и выявлены характерные для них структурные элементы. Доминирующими в канонических областях (-10 и -35) оказались последовательности, гомологичные гексамерам TATAAT и TTGACA соответственно. Последовательности, характерные для неканонических областей, не имели общего консенсуса, однако, доминирующие в них мотивы были характерны для нескольких участков промотора: AAAA, TG(А/Т)3 и TTTT- для -55/-56, -45/-47 и -30/-31; ATTC - для -58 и -45; TTTAC - для -49 и -28; TTGCA и CATTGA -для -47/-44 и -37/-36. Данные ДНКазного футпринтинга полимераза-промоторных комплексов свидетельствуют об участии ряда неканонических элементов в прямом контакте с ферментом. Кроме этого, присутствие одинаковых мотивов в разных участках промоторов явилось основанием для более детального исследования периодичности в их структурной организации. Как канонические, так и неканонические элементы обогащены динуклеотидами АА, ТТ, ТА, ТG и СА. Регулярность в преимущественном расположении АА и ТТ с периодом, близким к 10,5 н.п., документирована ранее (Helmann J.D., Nucl.Acids Res. 1995, 23, 2351-2360; Кутузова и др. Биофизика 1997, 42, 354-362). Поэтому мы исследовали распределение динуклеотидов ТА, TG и СА, способных легко деформироваться за счет образования кинков в условиях слабого изгибного напряжения. Преимущественное расположение ТА обнаружено в положениях -57,-52,-47,-34,-29,-18,-12,-7 и -1, а TG в положениях -53,-47,-35,-27,-7 и -1. Это соответствует наличию периода 5,6±0,2 и свидетельствует о возможности формирования на поверхности белка правозакрученной суперспирали. Промоторы, имеющие слабо выраженный элемент -35, более обогащены динуклеотидами ТА. Так как область -35 узнается ферментом на самых ранних этапах комплексообразования, можно предположить, что наличие деформируемых и правильно ориентированных степов в их последовательности увеличивает число неспецифических контактов с ферментом, повышая его эффективную концентрацию вблизи промотора и, таким образом, компенсирует дефекты в структуре канонического элемента. В нуклеотидной последовательности транскрибируемой части генов впервые обнаружено характерное распределение протяженных треков, обогащенных А/Т-парами, которое характеризуется необычным периодом (16/18 н.п.) и фазировано с каноническим элементом -10 и неканоническими элементами -29 и -45. Такая организация гена может быть структурной основой для последовательного движения РНК-полимеразы вдоль ДНК в процессе элонгации транскрипции или во время поиска промоторных участков ДНК. Работа была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (N 97-04-49418 и 97-04-48404)