После проникновения в бактериальную клетку линейная ДНК бактериофага ?
(длиной примерно 50 тыс. пар оснований) замыкается в кольцо бактериальной лигазы (ligase? АТР-зависимый фермент, который катализирует образование фосфодиэфирных связи между 5'-и 3'-концевыми нуклеотидами) . Геном фага содержит гены, отвечающие за синтез белков головки и хвоста фаговой частицы, репликацию фаговой ДНК, лизис бактерии, рекомбинацию (встраивание фаговой ДНК в бактериальный геном), и несколько регуляторных генов, кодирующих факторы транскрипции. Существуют два пути развития фага: лизогения? линеаризация фаговой ДНК, встраивание ее в бактериальный геном и блокирование гена фага; лизис (после инфекции или путем вырезания фаговой ДНК из бактериального генома и его циркуляризации после лизогении)? активация репликации фаговой ДНК и синтеза белков оболочки, сбор фаговых частиц и разрушение клетки. Ключевую роль в выборе одного из двух путей выполняют два фактора транскрипции: белок Cro и ?-репрессор? продукты согласно генов СRO и СИ, находятся рядом в фаговой геноме (рис. 5.18, 5.19).
Сразу после инфекции РНК-полимераза связывается с двумя сильными промоторами PR и PL (рис. 5.18), из которых происходит транскрипция в противоположных направлениях на генах СRO и N соответственно. Оба гена заканчиваются терминаторами, но только появляется белок N, он связывается с транскрипты, рекрутирует несколько бактериальных белков, и этот комплекс предотвращает опознанию терминаторов (по механизму антитерминации, см. Рис. 5.16, а). РНК-полимераза в этом случае продолжает синтезировать полицистронну мРНК на сИИИ и генах рекомбинации (с промотора PL) и СИИ, генах репликации и Q (с промотора PR). После этого возможно разветвление на два альтернативных пути (рис. 5.20).
Рассмотрим сначала путь лизогении. Продукт гена СИИ? активатор транскрипции, который обеспечивает связывание РНК-полимеразы со слабым промотором PRЕ. Из этого промотора (в направлении, противоположном направлению транскрипции СRO, рис. 5.18) транскрибируется ген си, вследствие чего появляется ?-репрессор. Кроме того, белок СИИ активирует ген интегралы (содержится среди генов рекомбинации)? фермента, обеспечивающего внедрение фаговой ДНК в геном клетки-хозяина (см. раздел 10). Продукт гена сИИИ защищает белок СИИ от бактериальных протеаз, т.е. повышает время жизни активатора. Так, при высокой концентрации СИИ возникает определенное количество ?-репрессор, а фаговой ДНК встраивается интегразой в бактериальный геном.
Репрессор (гомодимера, N-концевые части обеих субъединиц взаимодействуют с ДНК (см. рис. 3.12, 3.13, а)) имеет сродство к двух наборов операторов. Один из этих наборов? операторы OR 1,2,3, каждый длиной 17 пар оснований? частично перекрывает промоторы PR и PRM (рис. 5.19). Промотор PRM является слабым и может использоваться для транскрипции гена си только при условии активации. Последовательности операторов есть гомологичными друг другу и различаются сродством к репрессор высшую родство имеет участок OR 1.