ИБК РАН
  

Поиск

Яндекс метрика

Яндекс.Метрика

Оптимизация ресурса

Баннеры

РНК-ПОЛИМЕРАЗА E.coli. КЛАССИФИКАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ КОДА ПРОМОТОРНО - ПОЛИМЕРАЗНОГО УЗНАВАНИЯ

     Создана коллекция оригинальных РНК-полимеразных мутантов E.coli с нарушенной регуляцией транскрипции [1]. Используя РНК-полимеразные мутанты с регуляторным эффектом, показано различие структуры активных центров РНК-полимеразы в комплексах с разными промоторами. Для изучения структурной организации промотор - связывающих центров РНК-полимеразы разработаны методы селективной химической модификации фермента и ДНК- матрицы с введением в них "репортерных" (спиновых и флуоресцентных) меток [2,3]. Выдвинута новая модель структурно - функциональной организации РНК-полимеразы, предполагающая наличие нескольких активных центров в ферменте, каждый из которых взаимодействует со своей группой промоторов. Сформулирован принцип дифференцированного кодирования промоторно- полимеразного узнавания для разных групп промоторов и предложен новый подход в изучении этой проблемы, основанный на классификационном анализе промоторов [4,5]. Для поиска классификационных групп промоторов проводятся исследования по теоретическому моделированию структурно - конформационных особенностей и динамических свойств всех известных промоторов, и разрабатываются программы кластерного анализа структурных моделей, позволяющие выявлять неканонические промоторные детерминанты и соответствующие им классы промоторов. Исследования направлены на выяснение теоретических основ регуляции экспрессии генома с целью разработки рекомендаций для конструирования штаммов с заданной экспрессией полезных генов путем целенаправленного изменения структуры активного центра РНК-полимеразы и структуры соответствующих промоторов.

1. Камзолова С.Г., Арутюнян А.В., Озолинь О.Н., Оганесян М.Г. (1979) Роль РНК- полимеразы в регуляции активности генов у E.coli. РНК-полимеразные мутанты с плейотропным эффектом. Мол. биол., 13, 681-689.
2. Kamzolova S.G., Postnikova G.B. (1981) Spin-labeled nucleic acids. Quart. Rev. Biophys., 14, 223-228.
3. Ozoline O.N., Uteshev T.A., Kamzolova S.G. (1991) Specific modification of Escherichia coli RNA polymerase with monomercury derivative of fluorescein acetate. Biochim. Biophys. Acta, 1076, 387-394.
4. Ozoline O.N., Uteshev T.A., Masulis I.S., Kamzolova S.G. (1993) Interaction of bacterial RNA polymerase with two different promoters of phage T7 DNA. Conformational analysis. Biochim. Biophys. Acta, 1172, 251-261.
5. KaмзоловаС.Г. (1995) Взаимодействие РНК-полимеразы E.coli с промоторами. Необходимость классификационного подхода в изучении кода промоторно - полимеразного узнавания. 60, 387-394.

 

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ДИНАМИКИ ДНК

     Основное направление работ связано с разработкой математических моделей, имитирующих наиболее важные в функциональном отношении внутренние движения в ДНК. Основными методами исследований являются методы теоретической и математической физики, а также методы математического моделирования. Используя эти методы, удалось построить достаточно простую и эффективную динамическую модель (рис. 1), способную имитировать как простые движения, характеризующиеся небольшими отклонениями от положений равновесия, так и более сложные движения, такие, например, как, локальные расплетания двойной спирали ДНК. Изучение динамики ДНК в рамках созданной математической модели показало, что (1) такая модель дает возможность исследовать распространение конформационных изменений вдоль двойной спирали ДНК и получить таким образом объяснение эффектам дальнодействия в ДНК; (2) модель позволяет проводить расчеты спектров рассеяния и таким образом прогнозировать и делать более дешевыми дорогостоящие экспериментальные исследования, а в неоднородном варианте (3) модель позволяет проводить исследования динамического механизма координации работы различных функциональных участков ДНК в процессе транскрипции.

Динамическая модель ДНК. В континуальном случае (а) эластичные стержни, слабо взаимодействующие между собой и перевитые в двойную спираль, имитируют нити ДНК. В дискретном случае (b) каждый диск имитирует фрагмент одной из нитей ДНК длиной 1 b.p.

1. Yakushevich L.V. (1989) Nonlinear DNA dynamics: a new model. Phys. A-136, 413-417.
2. Якушевич Л.В. Методы теоретической физики и их применение в теории биополимеров (монография) Пущино. НЦБИ АНСССР. 1990.
3. Yakushevich L.V. (1993) Nonlinear dynamics of biopolymers: theoretical models, experimental data. Quart.Rev.Biophys. 26, 201-223.
4. Yakushevich L.V. (1994) Nonlinear DNA dynamics: hierarchy of the models. Phys. D-79, 77-86.
5. Якушевич Л.В. Точное решение системы нелинейных дифференциальных уравнений, имитирующих торсионную динамику ДНК // Журн. Физ. Хим. 1995. Т. 69.№ 8. С. 1415-1418.
6. Yakushevich L.V. Nonlinear physics of DNA. Wiley, London (in press).