49. В чем сущность катаболитной репрессии?

При выращивании кишечной палочки на среде, содержащей в качестве источника энергии и углерода глюкозу, бактерии не реагируют на добавление индукторов β-галактозидазы и не образуют ферментов сбраживания лактозы. Это явление было названо эффектом глюкозы. Эксперименты с мутантами, у которых прерван гликолитический цикл (разложение глюкозы), показали, что сама по себе глюкоза не является ингибитором, поскольку в этих экспериментах она оставалась в среде не тронутой. Значит, ингибитором, ответственным за эффект глюкозы, может быть один из продуктов расщепления, т. е. катаболит глюкозы. Это явление получило название катаболитной репрессии.

В клетках всех организмов обнаружен необычный тип аденозинмонофосфата (АМФ), а именно циклический 3′-5′-АМФ. Он образуется из АТФ под действием аденилциклазы. Оказалось, что цАМФ играет роль второго посредника при гормональном контроле биохимических реакций в клетках эукариотов. Гормоны, секретируемые эндокринными железами, являющимися первым посредником, вызывают изменение в содержании цАМФ путем изменения активности аденилатциклазы. Колебания в содержании цАМФ в свою очередь вызывают изменения скорости того или иного клеточного процесса. Установлено, что цАМФ может участвовать в процессах, в которых гормоны не играют никакой роли. Клетки Е. coli при росте на глюкозе содержат цАМФ низкой концентрации, которая увеличивается при росте этих клеток на бедных средах. Следовательно, продукт катаболизма глюкозы подавляет образование лактозных ферментов, снижая концентрацию цАМФ, угнетая активность аденилатциклазы. Кроме того, выяснилось, что цАМФ может обусловливать синтез катаболитных ферментов только в комплексе с особым белком-активатором катаболизма (БАК, англ. Сар). Чтобы РНК-полимераза смогла присоединиться к своему участку связывания на промоторе, необходимо соединение комплекса БАК - цАМФ с участком связывания БАК на том же промоторе. По-видимому, этот комплекс расплетает нити ДНК, обнажая ее матричную нить, к которой в дальнейшем прикрепляется РНК-полимераза. Поэтому в отсутствие цАМФ (при росте на глюкозе) РНК-полимераза не может присоединиться к своему участку на промоторе и инициировать транскрипцию адаптивных ферментов даже в присутствии индукторов.