Биология развития / Ekzamen_po_biologii_razvitia / 23. Транскрипционный, трансляционный и посттрансляционный этапы регуляции

Возможны следующие уровни регуляции биосинтеза белков, а, следовательно, и дифференцировки клеток. Уровень транскрипции. Пусть клетки обладают идентичной структурой ДНК, но в некоторых из них активны одни гены, а в других – другие (транскрипция разных наборов мРНК и дифференциация в разных направлениях. Клетки эукариот обладают широкими возможностями регуляции активности структурных генов. Для этого у них имеются обширные области ДНК, называемые контролирующими районами. В них различают промоторы – участки ДНК, непосредственно примыкающие к данному структурному гену и связывающие РНК-полимеразу, а также более удаленные и обширные участки ДНК, называемые энхансерами. Один структурный ген может иметь несколько энхансеров. Это обозначается как многомодульная регуляция. Энхансеры связываются с обширными комплексами белков (так называемыми гетеромультимерами), которые в зависимости от своего состава могут либо усиливать, либо подавлять действие данного структурного гена.  К процессам, регулирующим активность генов на уровне транскрипции, относится также метилирование-деметилирование различных участков ДНК по цитозину. Метилирование блокирует, а деметилирование деблокирует активность данных генов. Как правило, в ходе раннего развития зародышей происходит деметилирование ДНК, в результате чего и происходит активация генов. Позже, по ходу дифференцировки, уровень метилирования может снова возрасти, оказаться специфическим для данного типа клеток и способствовать поддержанию устойчивости его дифференцировки. Другой обнаруженный фактор, влияющий на активность и, возможно, на специфичность транскрипции – размер доменов (петлеобразных участков) ДНК, возникающих при ее прикреплении к ядерному матриксу. Этот размер, как правило, увеличивается по ходу развития. Регуляция в процессе сплайсинга и транспорта мРНК в цитоплаз- му. Рассматриваемые здесь процессы протекают еще во время самой транскрипции (ко-транскрипционно). Остановимся на двух из них. - Альтернативный сплайсинг. Только что транскрибированная молекула мРНК (пре-мРНК) состоит не только из участков, несущих генетическую информацию (экзонов), но и из некодирующих «вставок» (интронов). Еще в процессе транскрипции интроны удаляются из новосинтезированной мРНК. Оставшиеся экзоны могут сливаться в различных комбинациях, в результате чего из одной молекулы пре-мРНК может образоваться несколько типов бо- лее коротких молекул мРНК, кодирующих различные белки. - Регуляция транспорта мРНК из ядра. Например, у млекопитающих лишь около 5% синтезированной РНК покидает ядро и идет в трансляцию. Уровень трансляции.  Даже при одинаковом наборе готовых к трансляции мРНК клетки могут различаться между собой по времени начала (инициации) и по темпу трансляции: иногда трансляция может быть вообще надлительный период времени заблокирована, о чем мы уже знаем на примере зрелой неоплодотворенной яйцеклетки. В этих случаях говорят о регуляции на уровне трансляции. Посттрансляционный уровень. Трансляция может состояться, но произойдет задержка (возникнет блок) на уровне дальнейших изменений структуры синтезированной белковой молекулы или же на уровне ее «адресации», т.е. поступления в тот участок (отсек) клетки, где она должна функционировать.