Генетические механизмы реализации закона лимитирующего фактора у дрожжей Saccharomyces cerevisiae

Е. В. Самбук

С.-Петербургский государственный университет, Биологический научно-исследовательский институт,
лаборатория биохимической генетики
198904 С.-Петербург, Ораниенбаумское ш., 2, Старый Петергоф
e-mail: esambuk@mail.ru
Поступила в редакцию 01.11.2004 г.

Закон лимитирующего фактора устанавливает зависимость жизнедеятельности живых организмов от существенных условий среды. Молекулярной основой формирования адаптации организма к изменениям окружающей среды является дифференциальная активность генов. У дрожжей S. cerevisiae изучена экспрессия более 6000 генов в ответ на недостаток в среде азота, углерода и фосфора. Анализ этих данных, а также генетические данные о механизмах регуляции метаболических путей позволили предложить модель интегрального ответа клетки дрожжей на лимитирующий фактор. Согласно модели, сигнал о лимитирующем факторе получает фосфопротеинкиназа, регулирующая соответствующий путь метаболизма (Tori, 2p, Snflp, Pho85p). В этих условиях она становится доминирующей киназой. Доминирующая киназа регулирует белки-активаторы и репрессоры своего метаболического пути, но способна влиять и на активность регуляторов транскрипции других метаболических путей. В свою очередь одни и те же белки могут быть активаторами генов одних метаболических путей и репрессорами других, что позволяет корректировать метаболизм клетки в соответствии с лимитирующим фактором. Доминирующие киназы могут участвовать в фосфорилировании ДНК-полимераз и влиять на уровень спонтанных мутаций. На фоне лимитирующего фактора происходит отбор мутаций, повышающих жизнеспособность в этих условиях. Таким образом, связь между наследственной и ненаследственной изменчивостью неслучайна и существует на генетическом уровне, а лимитирующий фактор является причиной как модификационных, так и наследственных изменений.