Регуляция биосинтеза
Энхансеры – участки ДНК, присоединение к которым регуляторных белков усиливает транскрипцию
Сайленсеры – участки ДНК,
присоединение к которым регуляторных белков уменьшает транскрипцию
Адаптивная регуляция биосинтеза белка
Адаптивная регуляция описывается «теорией оперона», сформулированной Франсуа Жакóбом и Жаком Монó. Опероном называют группу структурных генов, управляемых одним геном-оператором. Ген-оператор находится в непосредственной близости к промотору, к которому при транскрипции присоединяется РНКполимераза. С геном-оператором связан белок-репрессор, который в отсутствии индуктора не даѐт возможности РНК-полимеразе продвигаться по транскрипту и синтезировать мРНК. В случае появления индуктора (низкомолекулярного вещества, к которому у белкарепрессора бóльшее сродство, чем к гену-оператору), белок-репрессор образует комплекс с индуктором и «освобождает дорогу» для РНК-полимеразы. Начинается считывание информации, т.е. синтез мРНК.
Жакоб и Моно изучали адаптивную регуляцию на E.coli
и установили, что за катаболизм лактозы у бактерии отвечает лактозный оперон, работающий следующим образом:
1.При отсутствии лактозы активный белок-репрессор связывается с оператором и блокирует синтез мРНК, кодирующей ферменты катаболизма лактозы (лактазу). В результате эти ферменты не образуются.
2.Если глюкозы нет, а есть лактоза, то последняя связывается с белком-репрессором и «оттягивает» его от гена-оператора, давая возможность работе РНК-полимеразы. Это позволяет РНК-полимеразе считывать информацию, отвечающую за синтез ферментов катаболизма лактозы, и синтезировать мРНК. Т.е. лактоза в данном случае является индуктором.
Амплификация
Амплификация – это увеличение количества генов, точнее многократное копирование одного гена. Все полученные копии равнозначны и одинаково активно обеспечивают транскрипцию. Амплификация происходит в том случае, когда требуется большое количество белка, например, при попадании в организм солей тяжѐлых металлов (меди, ртути, кадмия, свинца) амплифицируется ген, кодирующий белок металлотионеин, способный связывать эти вещества и защищать клетки от отравления ими
Типы генов в геноме
Структурные гены (кодируют белки)
Регуляторные гены:
Гены-регуляторы (регулируют работу структурных генов)
Процессинг-гены (регулируют посттранскрипционные и посттрансляционный процессинг)
Темпоральные гены (включают в работу структурные гены в ходе клеточной дифференцировки)
Клеточная дифференцировка
примером клеточной дифференцировки может служить изменение типов гемоглобина в онтогенезе:
1. с первой недели развития у эмбриона синтезируется эмбриональный гемоглобин Нb Р α2 ε2 (от англ. preventive – превентивный, предварительный), состоящий из двух α- и двух ε-глобиновых цепей. У него очень высокое сродство к кислороду, но малая способность его удерживать и транспортировать. Цепи ε образуются только в первом триместре беременности, т.е. ген ε кроме это времени больше никогда не работает;
2. с 3-4 недели начинает синтезироваться и к четвертому месяцу достигает максимума глобин γ, т.е. в это время на смену эмбриональному приходит фетальный гемоглобин Hb F α2 γ2 , сродство к кислороду у него ниже, но
способность его удерживать и транспортировать выше, чем у эмбрионального (размер плода больше, но и снабжение кислородом через плаценту лучше);
3. во втором триместре начинают нарабатываться цепи β и образуется взрослый гемоглобин Hb A α2 β2 (от англ. аdult – взрослый), сродство к кислороду у него ещѐ ниже, зато способность к транспорту значительно выше.
К моменту рождения ребѐнка в его крови 80% Hb F и 20% Hb А, к 1-1,5 месяцам – 50 и 50%, к 6 месяцам ген γ затухает и в крови ребѐнка (а потом и взрослого) остаѐтся около 1% фетального гемоглобина (минорный компонент). Незадолго до рождения происходит активация гена δ и образуется второй минорный гемоглобин Нb А2 α2δ2
