Примеры оперонов у прокариот

1. Лактозный оперон (lac operon):

• Управляет метаболизмом лактозы у E. coli.

• Включает гены lacZ (β-галактозидаза), lacY (пермеаза) и lacA (ацетилтрансфераза).

• Регуляторный ген lacI кодирует репрессор, который связывается с оператором в отсутствие лактозы, подавляя транскрипцию.

1. Тирозиновый оперон (trp operon):

• Управляет синтезом триптофана у E. coli.

• Включает гены trpE, trpD, trpC, trpB и trpA.

• Репрессор связывается с оператором в присутствии триптофана, подавляя транскрипцию.

Регуляция экспрессии генов в опероне

1. Репрессия:

• Репрессор связывается с оператором, блокируя доступ РНК-полимеразы к промотору, подавляя транскрипцию генов оперона.

• Пример: LacI репрессор связывается с оператором lac operon в отсутствие лактозы.

1. Активация:

• Активаторы связываются с определёнными последовательностями ДНК, усиливая связывание РНК-полимеразы с промотором, усиливая транскрипцию.

• Пример: CAP (катаболитический активаторный белок) связывается с сайтом CAP в присутствии цАМФ, усиливая транскрипцию lac operon в условиях низкого уровня глюкозы.

Роль оперонов в адаптации прокариот

Опероны позволяют прокариотам быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды, регулируя экспрессию генов в ответ на наличие или отсутствие определённых субстратов или условий. Это повышает эффективность использования ресурсов и способствует выживанию в разнообразных условиях.

28. Современные представления о структуре транскриптона и регуляции экспрессии генов у эукариот

Транскриптон

Транскриптон — совокупность всех генов, активных в данной клетке в данный момент, и механизмов, регулирующих их экспрессию. В эукариотах транскриптон более сложен, чем у прокариот, и включает различные уровни регуляции.

Структура транскриптона

1. Продромер:

• Генетическая последовательность, содержащая промоторы и регуляторные элементы (усилители, репрессоры).

1. Промоторы:

• Специфические последовательности ДНК, к которым связывается РНК-полимераза II для инициации транскрипции.

1. Усилители (enhancers):

• Регуляторные последовательности, усиливающие транскрипцию генов, часто расположенные на большом расстоянии от промотора.

1. Сепрессоры (silencers):

• Регуляторные последовательности, подавляющие транскрипцию генов.

1. Интроны и экзоны:

• Интроны — некодирующие последовательности, удаляемые при процессинге РНК.

• Экзоны — кодирующие последовательности, остающиеся в зрелой мРНК.

Регуляция экспрессии генов у эукариот

1. Эпигенетическая регуляция:

• Модификации гистонов и метилирование ДНК, влияющие на структуру хроматина и доступность генов для транскрипции.

• Пример: Метилирование CpG островков, подавляющее экспрессию генов.

1. Транскрипционные факторы:

• Белки, связывающиеся с регуляторными элементами ДНК, контролируя транскрипцию генов.

• Пример: Активаторы и репрессоры, регулирующие экспрессию специфических генов.

1. Модификации РНК:

• Капирование 5'-конца, полиаденилирование 3'-конца и сплайсинг, влияющие на стабильность и трансляцию мРНК.

• Пример: Альтернативный сплайсинг, создающий различные изоформы белков из одного гена.

1. Контроль транспортировки мРНК:

• Регулирование перемещения мРНК из ядра в цитоплазму.

• Пример: Сигналы экспорта, определяющие, какие мРНК будут транслироваться.

1. Роль микрорНК (miRNA):

• Малые некодирующие РНК, регулирующие стабильность и трансляцию мРНК.

• Пример: miRNA, подавляющие экспрессию специфических генов при развитии клеток.