18. Строение зрелой иРнк эукариот.

В ВОПРОСЕ ПРО ТРАНСКРИПЦИЮ ЭУКАРИОТ мы описали, как «созревает» иРНК во время и после транскрипции (посттранскрипционные процессы таки пригодились ^_^). У эукариот этот процесс идёт практически всё время пока иРНК находится в ядре, где она связана с белком и представляет собой информосому. Переходя в цитоплазму, иРНК выходит из комплекса с ядерным белком и через ядерные поры попадает в цитоплазму, где вновь связывается с белком, формируя цитоплазматическую информосому. В виде информосомы иРНК может существовать в цитоплазме достаточно долго. Фактически это выработанная в эволюции форма депонирования иРНК в клетке. При необходимости, например во время митоза, когда сильная компактизация хромосом практически выключает синтез всех видов РНК, информосомы распадаются и освободившаяся иРНК включается в трансляцию.

19-20. Регуляция экспрессии гена по принципу индукции и экспрессии.

Регуляция экспрессии гена.

Это даёт возможность клеткам и организмам приспосабливать свой фенотип к определённым условиям внешней и внутренней среды. Механизмы регуляции обычно рассматривают в зависимости от того звена в экспрессии генов, которое они регулируют – регуляция транскрипции РНК (инициация, элонгация и терминация), регулирование перехода РНК из ядра в цитоплазму (у эукариот), регуляция трансляции (инициация, элонгация и терминация), фолдинга и т.д.

Регуляция экспрессии генов у прокариот, на уровне инициации транскрипции.

1. Регуляция транскрипции путём изменения вторичной структуры участка ДНК, на котором фермент РНК-полимераза осуществляет синтез РНК. Пространственную структуру ДНК изменяют специальные ферменты. Эти изменения могут быть самыми разнообразными, например возможен такой вариант, когда на кодирующей части ДНК формируются изгибы или шпильки. Эти структуры блокируют движение по ДНК ферментов, обеспечивающих самый первый процесс синтеза РНК – инициацию. В результате не происходит деспирализации ДНК, не разрываются водородные связи между нитями ДНК, не отходят друг от друга нити ДНК, т.е. не формируется вилка транскрипции. Процесс транскрипции не начинается.

2. Регуляция путём взаимодействия специальных белков-регуляторов с оператором.

Как мы уже писали ранее, оперон прокариот состоит из промотора, оператора и кодирующей части. К промотору присоединяется РНК-полимераза, которая «проходит» через оператор и транскрибирует РНК с матричной цепи ДНК. Промотор и оператор взаимно перекрываются. К оператору присоединяются два типа белков-регуляторов – активатор и репрессор. Это генетические факторы регуляции.

Репрессор, взаимодействуя с оператором, перекрывает его и частично промотор, создавая препятствие для присоединения РНК-полимераза к промотору. Такая регуляция носит название негативный контроль. Активатор взаимодействует с оператором таким образом, что эта связь, не только не нарушает движение РНК-полимеразы через оператор, но и ускоряет осаждение на промотор всё новых и новых молекул РНК-полимераз. Это повышает интенсивность транскрипции гена, что приводит к существенному увеличению синтеза РНК и синтеза белка. Этот тип регуляции называется позитивным контролем.

Регуляция экспрессии генов у эукариот.

Механизмы регуляции транскрипции.

1. Регуляция транскрипции через формирование инициирующего комплекса (ТИК).

Факторы транскрипции взаимодействуют с сигнальными последовательностями ДНК промотора, создавая прочный белково-нуклеотидный комплекс. К нему присоединяется РНК-полимераза. Этот многоэтапный процесс образования ТИК контролируется белками-регуляторами, которые, взаимодействуя с различными составляющими комплекса, могут ускорить образование ТИК или, наоборот затормозить его формирование.

2. Дистантное влияние на формирование ТИК.

У эукариот, как известно, имеется промотор, часто лежащий рядом с геном, но отсутствует оператор. Вместо него имеются регуляторные области, находящиеся в ДНК или рядом с промотором или на расстоянии (иногда значительном) от него. Эти регуляторные последовательности состоят из относительно коротких последовательностей ДНК. с которыми связываются белки-регуляторы. Эти белки регуляторы и влияют на формирование ТИК, которое происходит в области промотора. Пока не выяснено, каким образом, этот белок регулятор влиять на формирование ТИК, находящийся на достаточном удалении от белка-регулятора. Предполагают, что это связано с тем, что молекула ДНК в ядре делает петлю, в результате чего два участка (участок с белком регулятором и участок, где формируется ТИК) сближаются. Это позволяет белку регулятору влиять на образование ТИК (см. рис. 73 ). Считают, что именно таким образом, действуют белки регуляторы связанные с энхансерами и сайленсерами. Энхансеры увеличивают скорость транскрипции, сайленсеры замедляют.

3. Плейотропность в регуляции генов эукариот. Среди белков-регуляторов у эукариот существует своеобразная иерархия. Один главный белок-регулятор контролирует транскрипцию нескольких генов-регуляторов. Последние, в свою очередь, контролируют активность структурных генов.