Особенности регуляции генной активности у эукариот:
Нет оперонной организации генов (1 ген – 1 регулятор)
Один регуляторный фактор для нескольких генов
Гормональная регуляция
Активация генов – энхансеры, угнетения – сайленсеры
Регуляция уровня компактизации хроматина с помощью модификации белков-гистонов, облегчающей доступ ферментов транскрипции к определенным генам
Во время деления клетки все гены не активны
Эпигенетика
- это наука, изучающая механизмы дифференциальной экспрессии генов (не вызывающие изменений в ДНК)
Эпигенетика изучает, как по генетической информации в клетке за счет различной экспрессии генов может осуществляться развитие многоклеточного организма. Все клетки организма сначала тотипотентны. Затем они получают сигналы, активирующие различные гены и направляющие их на тот или иной эпигенетический «маршрут». В дифференцированных клетках экспрессируются только гены, необходимые для их специфической деятельности, они унипотентны.
Примеры эпигенетических изменений:
Метилирование ДНК – добавление метильных групп к цитозину, за которым следует гуанин -> подавление экспрессии гена.
Модификация гистонов: метилирование, ацетилирование, фосфорилирование -> активация экспрессии гена
Предрасположенность к раку легких у курильщиков предположительно вязана с метилированием гистоновых белков, инактивирующих гены, ответственные за образование антител.
Геномный импринтинг
У эукариот часто состояние экспрессии зависит от того, какой из родителей дает тот или иной аллель, т.е. имеет ли он материнское или отцовское происхождение. Механизм: метилирование ДНК в промоторной области.
Пример болезни импринтинга, подавление экспрессии или делеция генов 15й хромосомы:
Синдром Прадера – Вилли, изменения в отцовской хромосоме. Характеризуется снижением мышечного тонуса, задержкой психического развития, косоглазием и ожирением.
Сигдром Ангельмана, затронута хромосома матери. Характерна более выраженная задержка психического развития, нарушение сна, хаотичность движений.
РНК – интерференция
– особый вид внутриклеточного иммунитета с помощью миРНК. Нобелевская премия 2006 г. Э.Файр и К.Мелло
Малые интерферирующие РНК (миРНК) – двуспиральные РНК, состоящие из 21-23 п.н. Попадая в клетку, дают сигнал работы ферментам, которые разрезают комплементарную одноцепочечную мРНК и удаляют из нее участки. Содержащаяся в этих участках информация не передается рибосомам, трансляция ингибируется.
РНК – интерференция может разрушать генетический материал попадающих в клетку вирусов и регулирует экспрессию функциональных генов, блокируя их работу.
Проводятся эксперименты по лечению препаратами на основе миРНК:
Макулодистрофии (патологии сосудов и нарушения питания сетчатки глаза)
Вируса Эбола, вызывающего геморрагическую лихорадку (опыты на приматах)