ЛЕКЦИЯ
РЕГУЛЯЦИЯ ТРАНСКРИПЦИИ У ПРО- И ЭУКАРИОТ
Экспрессия генов как у прокариот, так и у эукарит регулируется при помощи целого ряда механизмов. Некоторые из механизмов такого рода, действующие в бактериальных системах, изучены довольно хорошо, но о том, как действуют регуляторные механизмы в клетках эукариот известно немного.
Осуществляя контроль за тем, каким генам экспрессироваться, а каким нет, а также регулируя уровень экспрессии различных генов, клетки приспосабливают свой фенотип к определенным условиям внешней и внутренней среды. Часто гены экспрессируются последовательно: активация одного гена вызывает экспрессию другого или нескольких генов, приводя, в конечном счете, к каскаду событий. Некоторые гены или родственные группы генов экспрессируются координировано, т.е. отвечают на регуляторный сигнал одновременно и, как правило, в одинаковой степени. Вероятно, наиболее совершенные регуляторные системы – те, которые позволяют плюрипотентным стволовым клеткам (митотически активные клетки, в результате деления которых происходит замещение погибших клеток в многоклеточном организме) дифференцироваться с образованием клеток разного типа в процессе развития сложного организма.
Фенотипические признаки клеток разных типов, а также одной и той же клетки в различных условиях зависят от количества и свойств продуцируемых ими структурных, каталитических и регуляторных белков. Регулироваться может какой-то один или несколько отдельных этапов считывания генетической информации при синтезе белка.
Прокариоты Прокариоты – это простейшие одноклеточные организмы, которым для того, чтобы выжить, требуется лишь благоприятная химическая среда.
Некоторые необходимые понятия.
Репрессор – это белок, блокирующий транскрипцию гена. В lac-системе репрессор представляет собой тетрамерный белок, и называется lac-репрессором. Он связывается с определенным участком на ДНК, который называется оператором.
Оператор (О) представляет собой небольшой участок ДНК, граничащий с первым структурным геном. Белок-репрессор может связываться с этим участком, блокируя тем самым инициацию транскрипции. Операторная последовательность, с которой связывается репрессор, содержит участок палиндромной ДНК. Последовательность с ось симметрии второго порядка (прозрачка 1), является частью места связывания с репрессором в lac-опрероне.
Промотор (Р) – это небольшой участок ДНК перед оператором. Он служит местом связывания РНК-полимеразы. Место связывания репрессора (О) и участок Р слегка перекрываются, так что, когда репрессор находится на ДНК, РНК-полимераза не может связаться с промотором и транскрипция не идет.
Индуктор представляет собой низкомолекулярное вещество, который связывается с репрессором и переводит его в неактивную форму, неспособную более связываться с оператором. Так, в lac-системе индуктором является лактоза, после ассоциации с которой, репрессор отсоединяется от lac-оператора. Индукция является одной из форм негативной регуляции, называется так потому, что транскрипция может идти лишь после удаления репрессора. Еще одной разновидностью негативной регуляции является так называемая катаболитная репрессия.
Репрессия происходит тогда, когда репрессор связывается с оператором не иначе как в комплексе с низкомолекулярным кофактором (корепрессором). ............
