Прокариот гендерінің экспрессиялы реттелуі.

1961 жылы Жакоб және Моно оперон моделін ұсынған болатын. Олар ішек таяқшасындағы лактоза метаболизмін зерттеген болатын. Ол үш ферментпен іске асады және ұш құрылымды гендермен кодталынады. Құрылымды гендердің тізбектелініп орналасқан және физикалы өзара байланысқан.

Гендердің тізбектелініп орналасуы бір ғана реттеуші орталықтың көмегімен, барлық үш құрылымды гендерді экспрессиялы реттеуге көмектеседі, үш құрылымды гендер туралы хабар РНҚ-ның бір молекуласында жазылынған. Бұл процесс полицистронды м-РНҚ деп аталынады. Полицистронды м-РНҚ тек прокариоттарға ғана тән.

Реттеуші орталықтың құрылысы. Реттеуші орталық құрамына ген кіреді және әруақытта жұмыс халінде болады және экспрессия спецификалық реттелуге ұшырамайды, сондықтан конститутивті деп аталынады. Бұл геннің өнімі – ақуыз - репрессор. Ақуыз - репрессор 4 субьбірлікті молекула.

Конститутивті геном және құрылымды гендер арасында оперативті локус немесе оператор және промотор болады.

Оператор – бұл ДНҚ бөлігі, ұзындығы 27 жұп негізді. Промотор, оператор және құрылымды гендер қосындысы оперон деп аталады.

Прокариоттарда гендердің реттелуінің 2-і типі белгілі: позитивті және негативті.

Негативті бір ізділікті реттелу: конститутивті ген әруақытта белок – репрессорды түзіп отырады. Бұл репрессор лактоза жоқ кещде операторға отырып РНҚ-а полимеразаның промоторға қосылуына кедергі жасайды. Бұл кезде полицистронды м-РНҚ- ның синтезі жүрмейді.

Егер клеткаға индуктор (лактоза) енсе, ол репрессормен қосылып, оның конформациясын өзгертіп, операторды босатады.

Бос оператор – бұл сигнал, яғни РНҚ полимеразаның промоторға қосылуына көмектеседі, және полицистронды м-РНҚ транскрипциясы басталады. РНҚ полимеразаның промотормен қосылуының міндетті жағдайын қолдаушы, циклді АМФ және катаболитті гендердің белсенді ақуыздарының болуы. Прокариоттарда м-РНҚ- синтезі аяқталынбай жатып, ақуыз синтезі басталынады, және лактоза өзіндік ыдырайды. Лактоза концентрациясы төмендегенде репрессор босаңсып, оператормен қосылып м-РНҚ синтезіне бөгет жасайды. Мұндай оперон типі индуцибельді деп аталады.

Оперонның басқа варианты – соңғы өнімдер реакциясының реттелуі (эффектор) болып табылады. Бұл кезде реттеуші-ген белсенсіз ақуыз-репрессор синтезін анықтайды.

Соңғы өнімдер реакциясы белсенсіз репрессормен байланысып, оларды белсенді халге алып келеді. Репрессор оператормен байланысып құрылымдық гендердің транскрипциясын бөгейді және бұл процесс эффектор концентрациясы төмендегенге дейін жүреді. Содан кейін эффектор репрессордан ажырап, репрессор төмендеп оперон жұмысы жаңарады. Оперонның мұндей типі репрессивті деп аталынады, мысалы: триптофан метаболизмінің реттелуі осылай жүреді. Прокариоттарда гендердің экспрессиялы реттелуі транскрипция деңгейінде өтеді.

Эукариот генінің құрылысы.

Эукариоттарда екі аймақ белгілі: құрылымды және реттелуші.

Олар транскрипция басында сайтпен бөлінген. Құрылымды аймақ құрылымдық гендермен қамтылған. Ген кодталынған бір ізділікті экзоннан және кодталынбаған бір ізділікті интрондардан тұрады. Интрондар ұзындығы 80-1000 және оданда көп нуклеотидтерден тұрады. Интрон консенсусті аймақпен шектелінген және консервативті, оларға нақты бір ізділік міндетті емес. Бұл процесс интрондардың үзілу механизмдерімен байланысты. Интрондар саны 2-50 көлемінде.

Реттеуші аймақ 2- элементтерден тұрады: 1-ші элемент базалы экспрессияның реттелу деңгейін қамтыйды /промотор/.

2-ші –қосымша экспрессиялы реттелу деңгейі.

Промотор транскрипцияның басталуындағы нүкте /сайт/ алдында орналасады.

Базалы экспрессиялы реттелу деңгейі 2-і элементтен тұрады: ТАТА – бокс және ЦААТ – бокс. ТАТА – бокс РНҚ полимеразаны транскрипция инициациясының сайтына бағыттайды және м-РНҚ синтезінің басталу нақтылығын анықтайды. ЦААТ – бокс транскрипция жиілігін бақылайды. РНҚ полимераза промоторды тану үшін ТАТА –фактор – үлкен ақуызды комплекс қажет. ТАТА – бокс және ТАТА – фактор бірнеше рет қолданатын транскрипциялы комплекс түзеді.

Базалы реттелу элементтерінің жалпы қасиеті: олар ақуызды факторлар немесе реттеуші белоктармен қосылғанда жұмыс халінде болады. Реттеуші ақуыздар промотор алдындағы аймақпен қосылады. Бұл ДНҚ- бөлігінде 100 жұп нуклеотидтер болады. Промотор алдындағы аймақта реттелуші ақуыздар сайттармен байланысқан.

Реттеуші ақуыздар гендермен кодталынған бір хромосомада немесе көрші хромосомада орналасқан. Бірінші жағдайда реттеуші цис-типке, ал екінші –транс типке жатады.

Реттелудің қосымша деңгейі ДНҚ бір ізділігінің 2-і кластары кіреді. Бірінші класс –энхансерлер, ал екіншісі – сайленсерлер.

Энхансерлер және сайленсерлер әсерлері спецификалық өнімдер немесе эффекторларға тәуелді емес, олар базалы элементтердің реттелуіне әсер етеді.

Кейбір гендердің адаптивті реттелуіне: гормондар, жылу шок, металл әсері, кейбір химиялық токсиндерге жауап береді.