6. Транскрипционный контроль у прокариот.

Все процессы, протек.в бакт. клетке, требуют участия белков. Однако энергии клетки не хватает для одновр. экспрессии всех структурных ге­нов (СГ) => постоянно экспрес-ся только гены жизненноважных белков, а транскрипция остальных генов регулиру­ется, причем на любой стадии, т.е. инициации, элонгации и терминации, но чаще – на инициации.

Оперон - нуклеотидная посл-ть, в ко­т.закодир. > 1 белка. Обычно оперон находится под контролем 1го промотора, и при его транскрипции образ. 1 длинная мРНК, кодир. неск.белков, т.к.стоп-кодон гена1го белка соседствует со старт-кодоном гена след-го белка.

В бол-ве СГ Е. coli есть 2 сайта связывания для РНК-полимера­зы: 1) посл-тьиз 6 или 7 нукл-довТАТААТ АТАТТА(ТАТА-бокс, или бокс Прибнова); 2) TTGAC AACTG. Они располо­жены в области -10 и -35 нукл-дов до сайта инициации транскрипции соответ­ственно (сайт +1). В зав-ти от сп-ба ре­гуляции транскрипции участок между ТАТА-боксом и сайтом +1наз-ся оператором или активатором и влияет на транскрип­цию данного оперона.

Для вкл. и выкл. оперонов есть много регуляторных систем. Соператором м.б. связан регуляторный белок-репрессор: мешает движению РНК-полимеразы вдоль ДНК, и транскрипция блокируется. Но ес­ли с репрессором свяжется низкомолек. вещество (эффектор) и изменит его конформацию, то его связывание с оператором станет невозможным, и транскрипция возобновится. Когда его конц. эффектора ↓, репрессор связывается с оператором, и транскрипция вновь прекращается. Регуляция транскрипции с пом. репрессора наз-ся отриц.

Если ре­гуляции направлена на ↑ скорости транскрипции, то она наз-ся положит.или позитивной. Белок-активатор связ-ся с участком между ТАТА-боксом и сайтом +1. Он ускоряет перемещение РНК-полиме­разы вдоль ДНК. Активато­ры специфичны для опред. сайтов актива­ции. Иногда с работ.активатором связ-ся эффектор, перевод. его в неактивную форму =>скорость транскрипции ↓. Иногда эффектор, напро­тив, активирует неработ. активатор. Такой эффектор – циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), а неработ. активатор – БАК (белковый активатор катаболизма), т.е. цАМФ способствует синтезу ферментов катаболизма (гидролаз).

Т.о., общая схема регуляции на стадии транскрипции: эффектор связ-ся с регуляторным белком и меняет его спос-ть влиять на регулят. элементы ДНК. В зав-ти от вида регулят. белка это приводит либо к ускорению построения мРНК и усилению синтеза белка, либо к прекращению этих процессов.

7. Транскрипционный контроль у эукариот.

Регуляция транскрипции (синтеза РНК на матрице ДНК) у эук. осущ-ся с пом. специф. белков — факторов транскрипции (TФ). Многие из них связ. непосредственно с нуклеотидной посл-тью длиной < 10 пар нуклеотидов (п.н.), называемой боксом /модулем /элементом инициации /регуляторным элементом (РегЭл). В отличие отпрокариот у эук. обычно нет оперонов (нуклеотидных посл-тей, в которых закодировано более 1го белка), т. е. каждый эук. структурный ген (СтрГ) имеет свой набор РегЭл. В регуляции транскрипции у эук. важны как взаимод-я между ДНК и белками, так ибелок-белковыевзаимод-я.СтрГ может иметь много РегЭл, которые активируются специф. сигналами в разных клетках в разное вре­мя клет. цикла. Однако некоторые СтрГ находятся под контролем своегоТФ. Специф. белки могут взаимод. с опред. РегЭл и блокировать транскрипцию или связываться со всем транс­крипционным комплексом еще до инициации транскрипции или во время элонгации.

Каждый СтрГэук. имеет: промоторный участок (ТАТА-бокс, или бокс Хогнесса) из 8 нуклеотидов, вкл. посл-ть TATA; посл-ть ССААТ (САТ-бокс); участок из повтор.динуклеотидов GC (GC-бокс). Эти элементы находятся на расст. 25, 75 и 90 п.н. от сайта инициации соответственно (рис).

Если посл-ть TATA отсутствует или изменена,то транскрипция СтрГ невозможна. Найдены TФ, специф. для боксов ССААТ и GC, но пока неяс­но, как ДНК-белковые взаимод-я влияют на эффективность транскрипции, если элементы расположены на рас­ст. более 75 п.н. от сайта инициации.

Также, на расст. сотен и даже тысяч п.н. от сайта инициации находится энхансернаяпосл-ть, которая в разы ↑ скорость транс­крипции СтрГ. Эти энхансеры и их СтрГ сближены при укладке хромосомной ДНК. Кроме того, TФ, которые связываются с опред. энхансерами и РегЭл, могут образ.цепочку, со­ед-щую удаленные сайты.

Некоторыерепресс-ные гены активируются специф. внеклет. сигналом, например, ↑ tры или синтезом гормо­на. Гормон, попав в кровоток, связ. с рецепторами специф. клеток. В клетке гормон вступает во взаимод. с од­ним из клет. белков и изменяет его конформацию. Этот измен.белок проникает в ядро и связывается со специф. РегЭл, который иници­ирует транскрипцию нужного гена.