49.Регуляция экспрессии генов.
Конститутивные гены- экспрессия кот. Идет с постоянной небольшой скоростью и производит конститутивные белки,кот.всегда необходимы клетке.
Индуцибельные гены- транскрибируются,когда в клетку поступает сигнал(индуктор)
Оперон- группа координировано регулируемых генов,продукты кот.обычно катализируютмультиферментный метаболический путь(путь катаболизма или синтеза)
Регуляция у про:
индукция синтеза ферментов катаболизма лактозы.
-у эшерихии констит.гены по катаболизму глю. Если лишить ее глю,то может перейти на другое питание => производит В-галактозидазы очень быстро,кот.расщипляют лактозу и в норме у эшерихии их нет. Регуляторные гены кодируют продукты,кодирующие уровень экспрессии структурных генов. Репрессор всегда активен,подходит к лактозному оперону и не дает работать. Как только попадает сюда лактоза,то она меняет конформацию репрессора и он уже не может связываться с опероном => он транскрибируется (дерепрессия- возможность считывания)
П-промоутер, А,В,С-структурные гены.
индуцируемый оперон (контрольный)
-репрессируемый оперон – продукты или метаболиты,возникающие из гена оперона, ингибируют дальнейшую экспрессию оперона, действуя как корепрессоры. У эшерихии – репрессированный триптофановый оперон. Если клетка перепроизвела триптофан,то он подсоед-ся к репрессору,образуется активная форма => репрессор активный => нет считывания.
-у индуцир.генов свободный репрессор активен. Инактивир-ся под действием индуктора. У репрессир.генов неактивен,акт-ся в присутствии корепрессора. Прямая субстратная реакция – очень характерна прокариотам. Продукты(их метаболиты) –корепрессоры, переводят репрессор а активное состояние.
катаболитная репрессия оперонов
-катаболиты глю интенсивно репрессируют лактозный оперон. Катаболиты снижают уровень внутриклеточной ц-АМФ,а как только нет глю => увелич-ся уровень ц-АМФ.
-ц-АМФ присоед-ся к белку репрессору ц-АМФ и подходит к определенной зоне промоутера,вызывая повышение экспрессию. Отсутствие глю очень сильно усиливает.
регуляция скорости репрессии на уровне транскрипции
а) число и активность рибосомной сборки
б) акт-ть т-РНК,кот.может регулироваться метаболизмами.
в) т-РНК (или р-РНК) могут быть повреждены РНКазами
г) может быть изменина акт-ть аминоацетил т-РНК синтетаз (кадазы отвечают за правильность)
Регуляция у эукариот:
-более сложная,т.к.клетки дифференцированы. Гены домашнего хозяйства = конститутивные (оч.часто транскрибируются, отвечают за катаболизм,синтез,энергетич.обеспечение клеток). Гены роскоши – отвечают за дифференцировку.
1. изменение в позиции гена или в количестве
-высокопластичные гены
А) амплификация – выборочное множественное копирование, (пример гистоны перед делением), р-РНК,если нужно много транслировать.
Б) сокращение – удаление генов из генома, очень редко, у эритроцитов потеря генов и ядра
В) перестановка генов – играет большую роль в генерации антител
Г) абберации – передвижение генов в новое окружение => активация или ингибирование этого гена, зависит так же от акт-ти промоутера.
- регуляция на уровне транскрипции у Эу – упаковка и хим.состав хроматина (для поддержания специфики клетки требуется гетерохроматизация части хроосомы, имеет гетеро- и эухроматин(активный). Хим состав: метилирование – защита от транскрипции (азотистые основания), может привести к репликации гена; фосфорилирование негистон.белков – акт-ет транскрипцию.
2. индивидуальная регуляция гена
А) действие регуляторных факторов
-это белки,каждый из которых имеет домены: ДНК-связывающий (узнает опред.послед-ть ДНК) + домен,активирующий транскрипцию+ антирепрессор (взаимод-ет с гистонами нуклеосомы,расшатывает их,т.к.они сдерживают транскрипцию) + домен-связывающий лиганд (гормон,простогландин+лигандный домен)
-факторов много, некоторые действуют в комбинациях.
Б) регуляция на уровне enhancer (усилитель) – особая послед-ть,кот акт-ет транскрипцию гена. Воспринимают сигнал и акт-ют. Короткие, в 10-20 нуклеотидов. Могут быть в разных местах: до промоутера – up stream, а ниже – down stream.
3. Регуляция на уровне посттранскрипционного дозревания
А)альтернативный сплайсинг
Б)выбор альтернативных промоутеров (5`-UTR зона сказывается на считывании быстрое или медленное)
В) стабильность м-РНК (живут разное кол-во времени)
4. регуляция на уровне трансляции (в начале тоже,что и у про)
А) число и акт-ть рибосом
Б) кол-во РНКаз и т.д.
В) акт-ть аминоацил-т-РНК синтетаз
Протеом – у каждого типа клеток уникален, это небольшая часть потенциально активированного генома,транскрибированного и транслированного клеткой в опред. момент.