Reglementarea expresiei genei

Acasă | Despre noi | feedback-ul

Reglementarea activității genei în celulele pot avea loc în toate stadiile de exprimare - de replicare a ADN la procese posttranslaționale. Luați în considerare reglementarea la nivel transcripțional.

Pentru prima dată, principiul reglementării la nivelul de transcriere a fost stabilit de către oamenii de știință francezi F. Jacob și J. Monod în 1961. Lor de cercetare au efectuat pe E. coli. E. coli atunci când este eliberat în mediu care conține lapte lactoza, o enzima lactaza produce. Dacă lactoza nu este prezent, enzima nu este produsă. Cum celula controleaza procesul de sinteza lactazei? Răspunsul la această întrebare este oferit de Jacob și Monod modelul Operon. Operon numit sistem funcțional format din gene structurale și de reglementare.

LAC operon P următoarea schemă - regulator gene; P - promotor; Despre - gena-operatorului; Z, Y, A - gene structurale, în care gena Z responsabile pentru producerea de enzima lactază, gena Y codifică o enzimă care efectuează un transport activ de lactoză în celulă, și gena A și depozitate la aici, însă nici o legătură cu scindarea lactozei nu.

genă Regulator codifică o proteină represoare sinteză. Represor este chimic foarte activ și, prin urmare, în stare liberă, nu există, trebuie să înceapă cu ceva în relație. În cazul în care mediul nu este lactoza, represorul se leagă la operatorul, blocarea acesteia. În acest caz, ARN polimeraza nu se poate atașa la promotor (ca represor intervine). Nici o enzimă ARN polimerază nu se produce si sinteza ARN-ului la genele structurale și, prin urmare, nu este pe sinteza ribozomi a enzimei lactaza.

Dacă există lactoză, represorul se leaga de ea și eliberează gena operatorului în mediu. In absenta represor la regiunea operatorului a genei, ARN polimeraza de enzimă interacționează cu promotorul și realizează sinteza ARN și genele structurale. În plus ARNm intră în ribozomului, unde sinteza enzimei lactaza. Acesta din urmă se va descompune lactoza din lapte. O astfel de stare în celula va dura până la până când nu există nici un lactoză. Apoi, din nou represorul se leaga de operator și se oprește astfel procesul de sinteză a enzimei lactaza.

Acest principiu se numește principiul reglementării de inducție. În acest caz, inductorul este lactoză - lactoză, ca apariția acesteia conduce la enzima de sinteză de pornire.

Există un alt principiu de reglementare a sintezei de proteine - principiul de represiune. De asemenea, apare în E. coli. În acest caz, apariția produșilor de reacție nu funcționează, și inhibă sinteza enzimatică.

Inițial, represorul proteină este într-o formă inactivă, așa este și cu nimic nu vine în contact. Operatorul este liber, iar ARN polimeraza produce sinteza ARN si gene structurale. În plus ARNm intră în ribozomului, unde sunt sintetizate enzime adecvate. Enzime cliva substratul pentru anumite produse, care, la rândul său activează represor (care interacționează cu ea). represor activat se leagă la operatorul, blocarea acesteia. Găsirea represor la regiunea operatorului duce la oprirea în procesul de transcriere a genelor structurale și, respectiv, pentru a opri sinteza enzimei pe ribozomi. Trebuie remarcat faptul că represorul este activată numai. în cazul în care produsele de reacție se acumulează o anumită cantitate (suficient de mare!).

Conform acestui principiu de funcționare două operons în E. coli:

· Sa-operonului. 9 care cuprinde gena structurală și reglează sinteza de histidină aminoacizi;

· Trip-operonului. 5 conținând genele structurale și sinteza de reglementare a aminoacidul triptofan.

În eucariotelor, regulamentul operon principiu nu este detectat. Activitatea fiecarei gene in aceste gene multiple, reglementate de autoritățile de reglementare care codifică, respectiv, mai multe proteine de reglementare. Aceste proteine se leagă la situsuri specifice din molecula de ADN. Unul dintre aceste site-uri se află în fața promotorului și elementul prepromotornym numit; alte zone sunt departe de promotor și sunt numite intensificatori (intensificatori) și fulare. Ca urmare a legării proteinelor de reglementare în aceste porțiuni este activată sau dezactivată genelor structurale.

Sistemul de generare de proteine de reglementare - „cu mai multe etaje“. Principalele proteine de reglementare responsabile pentru producerea secundară. Un rol important în procesele de reglementare aparține, de asemenea, hormoni (de multe ori ei sunt inductori de transcriere) proteine și natura histone.

În plus față de clasificarea funcțională a genelor prezentate anterior, există alte soiuri: pseudogenele, oncogene și gene celulare.

Pseudogenele (gene false) - secvențe de nucleotide din moleculele de ADN, care sunt similare in structura genelor cunoscute, dar au pierdut activitatea lor funcțională.

Oncogenele - secvență de nucleotide din molecula de ADN prezente în cromozomii celulelor normale capabile activat sub influența factorilor de mediu și pentru a produce proteine care cauzeaza cresterea tumorii.

Mobile (viguros) gene - gene care nu au localizare constantă, nu numai în cromozom, dar, de asemenea, în cromozom set de celule. Se înțelege că mișcarea genelor afectează expresia lor - anterior gene inactive pot fi activate, și vice-versa. Unii oameni de știință cred că aceste gene joaca un rol in evolutie. Se pare că, în acest fel apariția anumitor tipuri (ca urmare a transferului de informații de la o specie la alta) este într-adevăr posibil.

În ultimele decenii în genetica au încă un alt concept nou - „familie de gene“ sau „familie multigenică.“ Acest grup de gene, cu o structură similară, origine comună și care îndeplinesc funcții similare. Numarul de gene in familii diferite pot varia de la câteva la câteva mii.

O persoană care are o familie de gene care codifică

· # 945; - si proteine globinei hemoglobina b-;

· Actina și miozina;

· Proteinele care determină incompatibilitatea tisulară;

Organizarea de gene familii multigenici pot fi diferite. De exemplu, o familie de gene actină și miozină împrăștiate de-a lungul genomului. Gene de familie care codifică a- și b- proteine globinei sunt concentrate într-un singur cromozom și obrazuyutgennye clustere (așa-numita familie de gene localizate pe același cromozom).

Gene clusterele au apărut ca urmare a suprapunerii (dublare) a genelor individuale. Astfel, apariția unor clustere de gene au reflectat un proces evolutiv.