Підсумки 28.2 Регуляція експресії генів в еукаріот

• Окрім репресії Lac репресором lac оперон E.Coli позитивно регулюється цАМФ репресорним протеїном (ЦРП). У випадку низької концентрації глюкози, рівень цАМФ є високим і ЦРП-цАМФ приєднується до специфічного місця на ДНК, стимулюючи транскрипцію lac оперону і синтез ензимів задіяних у метаболізмі лактози. Присутність глюкози знижує рівень цАМФ і сповільнює експресію lac та інших генів задіяних у метаболізмі вторинних цукрів. Група скоординовано регульованих оперонів називається регулоном.

• Оперони, які продукують ензими амінокислотного синтезу регулюються сповільненням транскрипції, що використовують сайт термінації транскрипції (сповільнювач) в мРНК. Утворення сповільнювача модулюється механізмом, який пов’язує транскрипцію із трансляцією і таким чином реагує на незначні зміни концентрації амінокислот

• В SOS системі багаточисельні і незв’язані між собою гени, які репресуються одиночним репресором індукуються одночасно в ситуації, коли пошкодження ДНК запускає опосередкований RecA протеїном автокаталітичний протеоліз репресора.

• При синтезі рибосомальних протеїнів один протеїн в кожному із оперонів р-протеїну виступає в ролі трансляційного репресора. мРНК приєднується до репресора і трансляція заблоковується лише у випадку, коли р-протеїн присутній у надлишку. Деякі із генів регулюються процесами генетичної рекомбінації, що здатні переміщати промотори таких генів. Регуляція також можлива на рівні трансляції. Загалом такі різноманітні механізми призводять до дуже чутливих відповідей клітин на зміни в оточуючому середовищі.

Регуляція Експресії генів в еукаріот

Ініціація транскрипції є критичною точкою регуляції експресії генів прокаріотичних і еукаріотичних організмів. Незважаючи на те що деякі регуляторні механізми використовуються в обидвох системах, існує фундаментальна різниця регуляції транскрипції в еукаріот і бактерій.

Базовий стан транскрипції можна визначити як притаманну властивість промоторів і і транскрипційної машинерії без регуляторних послідовностей в умовах in vivo. В бактерій РНК полімераза зазвичай має доступ до кожного промотора. Вона здатна приєднуватись і до певної міри ініціювати транскрипцію і у відсутності активаторів чи репресорів; таким чином тут маємо випадок необмеженої базової транскрипції. Одначе в еукаріот сильні промотори є зазвичай інактивними in vivo при відсутності регуляторних протеїнів. У цьому випадку базовий стан транскрипції є обмеженим. Ця фундемантальна різниця піднімає щонайменше чотири важливих моменти за якими регуляція експресії генів еукаріот відрізняється від регуляції експресії генів бактерій.

По-перше, завдяки існуванню структури хроматину доступ до промоторів еукаріот є обмеженим, а активація транскрипції асоційована із багатьма змінами структури хроматину в транскрибованій ділянці. По-друге, незважаючи на те, що клітини еукаріот мають і позитивні, і негативні механізми регуляції в досьогодні охарактеризованих системах предомінують системи із механізмами позитивної регуляції. Приймаючи до уваги факт, що базовий стан транскрипції в еукаріот є обмеженим, практично кожний еукаріотичний ген потребує активації для своєї транскрипції. По-третє, клітини еукаріот мають більші і складніші регуляторні білки у порівнянні із бактеріями. І, накінець, транскрипція в еукаріотичному ядрі є відділеною від трансляції в цитоплазмі як в просторових, так і в часових рамках.

Як покаже подальше обговорення, складність регуляторних схем в клітинах еукаріот справді є екстраординарною. Ми завершемо цей підрозділ проілюстрованим описом однієї із найскладніших і детально вичених схем: регуляторного каскаду, який контролює розвиток плодової мушки.