Многие гены S. cerevisiae, кодирующие ферменты, которые участвуют в биосинтезе нескольких аминокислот, находятся под единым контролем. Так, при росте дрожжевых клеток в среде, лишенной любой из десяти аминокислот, наблю дается стимуляция транскрипции вплоть до 30 генов, участвующих в биосинтезе соответствующих аминокислот. Клонирование и секвенирование многих генов, работа которых зависит от содержания в среде аминокислот, показывает, что эти гены регулируются при участии короткой нуклеотидной последовательности. Часто эта последовательность повторяется несколько раз в любой ориентации в промоторной области совместно регулируемых генов. По своей локализации и функциям эти элементы напоминают элементы UASCll. Их каноническая последовательность имеет вид 5′-RRTGACTCATTT-3′, где R-любой из двух пуринов. Инвариантный сегмент, TGACTC, является сайтом связывания фактора позитивной регуляции GCN4. Напомним, что GCN4 высокогомологичен фактору транскрипции млекопитающих API и его онкогенному двойнику Jun и что оба они связывают одну и ту же гсксамерную последовательность. Неспецифическая регуляция зависит от содержания GCN4, его связывания с TGACTC-сайтом и активации комплекса транскрипции. Два последних свойства уже обсуждались в разд. 8.3 и 8.6. Здесь мы рассмотрим регуляцию образования GCN4.
Принципиальным моментом в синтезе GCN4 является новый способ его трансляционного контроля, который основывается на особенностях строения мРНК GCN4. Кодирующая GCN4 последовательность начинается примерно на 600 нуклеотидов правее 5′-конца мРНК. Необычно длинная 5′-лидерная последовательность отличается от последовательностей большинства дрожжевых мРНК тем, что содержит четыре короткие открытые рамки считывания (ORF), каждая из которых имеет инициирующий и терминирующий кодоны. Такие левые AUG-кодоны обычно блокируют инициацию трансляции более удаленных инициирующих кодонов. Необычная особенность синтеза GCN4 заключается в том, что его блокирование может зависеть от аминокислотного дефицита. Делеционный анализ этой области показал, что аминокислоты, кодируемые четырьмя левыми ORF, несущее венны ни для проявления функции GCN4 in vivo, ни для трансляции последовательности, кодирующей GCN4, как in vitro, так и in vivo. Однако элиминация четырех левых AUG или их модификация с образованием других кодонов приводит к тому, что происходящего в норме усиления синтеза GCN4 в ответ на аминокислотное голодание не происходит. Интересно, что четыре ORF неэквивалентны, поскольку их последовательная элиминация начиная с ORF4, приводит к постепенной утрате способности репрессировать трансляцию GCN4 при достаточном содержании аминокислот. Опосредованная аминокислотами регуляция синтеза GCN4 зависит от сложных взаимодеиствий между продуктами по крайней мере трех генов дсп и десяти или более генов gcd. Для усиления синтеза GCN4 при аминокислотном дефиците нужны белки