Характеристика процессов посттрансляционных преобразований белков
| Название процесса | Характеристика |
| Фолдинг | Сворачивание под действием специальных белков шаперонов и ферментов фолдаз вновь синтезированной полипептидной цепи в оптимальную в энергетическом и функциональном отношениях пространственную структуру |
| Гликозилирование | Присоединение к вновь синтезированной полипептидной цепи углеводных остатков. Этот процесс обычно осуществляется в комплексе Гольджи |
| Фосфорилирование | Перенос ферментами протеинкиназами остатков фосфорной кислоты от АТФ на вновь синтезированную полипептидную цепь |
Кроме того, ряд вновь синтезированных полипептидов для проявления своей функциональной активности нуждается в транспорте их к местам назначения: митохондриям, пероксисомам, поверхностному аппарату клетки и др. Например, многие белки-рецепторы становятся функционально активными только после их гликозилирования в комплексе Гольджи и последующего транспорта в плазмалемму.
Основы регуляции экспрессии генов
Общая характеристика регуляции экспрессии генов
Экспрессия генов — это процесс, в результате которого наследственная информация, заключенная в генах, преобразуется в молекулы РНК или белка. С функциональной активностью этих молекул связаны все фундаментальные процессы жизнедеятельности клетки и организма: обмен веществ, транспорт, сигнализация, рост, воспроизведение и др.
|
|
|
Посредством контроля экспрессии генов про- и эукариотические организмы адаптируются к изменяющимся условиям окружающей среды. Отражением этого служит то, что лишь небольшая часть белков, которые закодированы в генах клетки или организма, синтезируются ими в данное время. Например, в геноме кишечной палочки содержится более 4000 белок-кодирующих генов, однако в каждый данный момент в клетке синтезируются и активно функционируют не более 600—800 белков, необходимых ей для обеспечения жизнедеятельности в конкретных условиях. Остальные гены находятся в репрессированном, «выключенном» состоянии, и их «включение» осуществляется лишь в ответ на изменения, возникающие в окружающей среде.
Механизмы регуляции экспрессии генов играют большую роль в процессах дифференциации и специализации клеток многоклеточных организмов в ходе их развития. Согласно современным представлениям, в основе указанных процессов лежит дифференцированная экспрессия генов в клетках, относящихся к разным типам. В результате, несмотря на наличие общей генетической программы и единого генома во всех клетках организма, каждый тип клеток характеризуется своим уникальным набором активно функционирующих белков и, как следствие этого, присущими только ему морфологическими и функциональными признаками. Например, в организме человека, состоящем более чем из 200 различных типов клеток, все клетки, за исключением лимфоцитов, имеют одинаковый геном, содержащий примерно 25 000 генов. Однако в каждой отдельно взятой клетке лишь малая часть из них, примерно 20%, дерепрессированы и активно транскрибируются. Остальные гены находятся в неактивном репрессированном состоянии. При этом набор активно функционирующих генов в каждой конкретной клетке зависит от степени дифференцировки клетки, ее тканевой принадлежности и стадии жизненного цикла.
|
|
|
По функциональному признаку все гены многоклеточных организмов подразделяют на две группы: конститутивные гены, или гены «домашнего хозяйства» (от англ. house keeping genes) и регулируемые гены, или гены «роскоши» (от англ. luxury genes).
Гены «домашнего хозяйства» составляют большую часть активно функционирующих генов организма. За редким исключением они экспрессируются на всех стадиях жизненного цикла организма и обеспечивают синтез белков, необходимых для жизнедеятельности всех его клеток (рибосомные белки, ферменты гликолиза, ДНК- и РНК- полимеразы, тубулины, гистоны и др.).
|
|
|
Гены «роскоши» кодируют специфические белки и экспрессируются лишь в специализированных клетках. Они служат маркерами дифференцированных состояний. Некоторые из этих генов функционируют только на определенных стадиях эмбриогенеза. У человека к ним относятся, например, гены белка α-фетопротеина (альфа- фетопротеина). Экспрессия этих генов в клетках печени взрослого человека свидетельствует о злокачественных новообразованиях в этом органе.
Впервые механизмы регуляции экспрессии генов были изучены у прокариот. И лишь в последние три десятилетия на основе достижений молекулярной генетики удалось сформировать общие представления о механизмах регуляции экспрессии генов у эукариот.
Регуляция экспрессии генов у прокариот
У прокариот регуляция экспрессии генов осуществляется в основном на этапе транскрипции путем изменения эффективности связывания фермента РНК-полимеразы с последовательностями ДНК промоторов регулируемых генов.
Большую роль в механизме регуляции активности генов играют особые гены-регуляторы, контролирующие синтез аллостерических регуляторных белков (белков-репрессоров и белков-активаторов), а также негенетические факторы — эффекторы, к которым относятся соединения небелковой природы — индукторы и корепрессоры (табл. 4.12).
Таблица 4.12
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 193; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!