Регулировать экспрессию генов можно и после транскрипции

Основным объектом регулирующего влияния на синтез белка и нуклеиновых кислот является транскрипция. Однако существует возможность регуляции и после транскрипции. Это происходит на всех этапах процессинга РНК, трансляции и посттрансляционной модификации белковых молекул.

Аттенуация транскрипции один из возможных механизмов регуляции экспрессии генов.

У прокариот существует возможность остановить начавшуюся транскрипцию, благодаря специальной последовательности нуклеотидов на РНК, которая обеспечивает удаление РНК-полимеразы с матрицы ДНК. Это хорошо показано на примере упоминаемого выше триптофанового оперона кишечной палочки. У оперона триптофана имеется вторая регуляторная область, область аттенуации (ослабления).

Этот участок, расположен приблизительно на 140 нуклеотидов вниз к 3’концу от участка инициации иРНК. Синтез иРНК может быть преждевременно остановлен на этом участке, если уровень триптофана повышается выше некоторого значения. Механизм ослабления показан на рис . Лидирующий транскрипт кодирует 14-амино-кислотный олигопептид, который содержит два смежных остатка триптофана. Он также содержит четыре облас

Рис.Аттенуация транскрипции на примере триптофанового оперона Е.coli.

ти (1, 2, 3, и 4) способные к формированию трех шпилек, SL-1:2, SL-2:3, и SL-3:4. SL-3:4 - участок терминации транскрипции; он непосредственно следует за отрезком поли У. Шпилька SL-3:4 может образоваться, если предотвратить образование шпильки SL-2:3.

В отсутствии триптофана (то есть, когда необходима полная экспрессия оперона), рибосома задерживает два кодона триптофана, расположенные в области 1. В результате, SL-1:2 не может формироваться, а вместо этого формируется шпилька SL-2:3, что в свою очередь предотвращает формирование шпильки SL-3:4, и синтез иРНК не прерывается, так как SL-2:3 не узнается как сигнал терминации транскрипции.

В присутствии триптофана, однако, рибосома переместится в область 2 лидирующего транскрипта прежде, чем та образует пары оснований с областью 3, таким образом, не допуская формирования SL:-2:3. Это способствует образованию SL-3:4, что приводит к преждевременной терминации транскрипции. Аттенуация транскрипции происходит и в случае, когда останавливается

Следует заметить, что аттенуация транскрипции, по-видимому, ведущий способ регуляции и других оперонов, привлекаемых для биосинтеза аминокислот. Лидирующие последовательности иРНК, образующиеся при транскрипции оперонов гистидина, треонина и фенилаланина содержат по 7 или 8 кодонов для соответствующей аминокислоты. Это делает аттенуацию транскрипции удобной формой регуляции активности оперонов в зависимости от уровня аминокислот в цитоплазме.

По понятным причинам такой механизм не пригоден для клеток эукариот, однако аттенуация используется и в эукариотических клетках, но роль белков, контролируюющих прохождение РНК-полимеразы через участки аттенуации берут на себя белковые ансамбли промотора.

Рис.. Позитивный и негативный контроль сплайсинга в экспрессии одинаковых генов разными клетками

Альтернативный сплайсинг рнк -своеобразная форма регуляции экспрессии генов

На рис. показаны возможные варианты позитивного (2) и негативного (1) контроля сплайсинга в двух типах клеток. Молекула репрессора тормозит сплайсинг первичного транскрипта РНК в клетке 2, а молекула активатора включает механизм сплайсинга в той же клетке. Это позволяет создавать различные белки с первичных транскриптов одного и того же гена в разных клетках или переключать образование функционально активных и неактивных белков в пределах одной клетки.

Присоединение поли А к 3’ концу РНК может контролироваться клеткой.

Вотличие от бактерий, 3’ конец первичного транскрипта РНК у эукариот подвергается полиаденилированию после предварительного удаления отрезка нуклеотидов. В некоторых случаях клетка может контролировать место расщепления, обеспечивая образование молекул иРНК различной длины, что оказывает влияние на структуру белковой молекулы. Хорошо изученным примером такой формы регуляции является синтез мембраносвязанных и растворимых форм антител у активированных антигеном и неактивированных В лимфоци

Рис.10-27.Схема регуляции синтеза мембраносвязанных и растворимых форм антител.

тов. Секретируемые молекулы антител идентичны мембраносвязанным за исключением строения С-концевого отдела молекулы, который у мембраносвязанных антител представлен длинным отрезком гидрофобных аминокислот, обеспечивающих встраивание этих молекул в мембрану. Это объясняется тем, что первичные транскрипты активированного и неактивированного антигеном лимфоцита различаются по длине. Короткий транскрипт активированного лимфоцита не содержит участка, кодирующего гидрофобные аминокислоты и образующиеся после трансляции белки не задерживаются в мембране, а секретируются из клетки.