Пострансляционная модификация
Многие модификации осуществляются в эндоплазматической сети. Здесь происходят фоддинг полипептидных цепейи формирование уникальной третичной или четвертичной структуры белков. Причём для поддержания нативной конформации молекул огромное значение имеет правильное формирование дисульфидных связей.
Посттрансляционная модификация белков осуществляется следующими путями: Частичный протеолиз, Ковалентные модификации, Фосфорилирование, Гликозилирование.
Регуляция: на уровне транскрипции (групповая экспрессия генов, амплификация генов, регулирование сигналами усилителями – энхансеры), процессинга мРНК (разрешение и запрет процессинга пре-мРНК, дифференциальный процессинг, стабильность и активность мРНК), трансляции (сродство мРНК с ФИ – факторы инициации, трансляционная репрессия, тотальная регуляция) и процессинга белка.
А. Регуляция активности генов у прокариотов.
1. Теория оперона
У прокариот гены белков, функции которых в метаболических процессах тесно связаны, часто в геноме группируются вместе в структурные единицы (опероны). Оперонами называют участки молекулы ДНК, которые содержат информацию о группе функционально взаимосвязанных структурных белков, и регуляторную зону, контролирующую транскрипцию этих генов. Структурные гены оперона экспрессируются согласованно, либо все они транскрибируются, и тогда оперон активен, либо ни один из генов не "прочитывается", и тогда оперон неактивен. Когда оперон активен и все его гены транскрибируются, то синтезируется полицистронная мРНК, служащая матрицей для синтеза всех белков этого оперона. Транскрипция структурных генов зависит от способности РНК-полимеразы присоединяться к промотору, расположенному на 5'-конце оперона перед структурными генами.
|
|
|
Связывание РНК-полимеразы с промотором зависит от присутствия белка-репрессора на смежном с промотором участке, который называют "оператор".Белок-репрессор синтезируется в клетке с постоянной скоростью и имеет сродство к операторному участку. Структурно участки промотора и оператора частично перекрываются, поэтому присоединение белка-репрессора к оператору создаёт стерическое препятствие для присоединения РНК-полимеразы.
Большинство механизмов регуляции синтеза белков направлено на изменение скорости связывания РНК-полимеразы с промотором, влияя таким образом на этап инициации транскрипции. Гены, осуществляющие синтез регуляторных белков, могут быть удалены от оперона, транскрипцию которого они контролируют.
2. Индукция синтеза белков. Lac-оперон - В отсутствие индуктора (лактозы) белок-репрессор связан с оператором. А поскольку участки оператора и промотора перекрываются, то присоединение репрессора к оператору препятствует связыванию РНК-полимеразы с промотором, и транскрипция структурных генов оперона не идёт. Когда в среде появляется индуктор, т.е. лактоза, то он присоединяется к белку-репрессору, изменяет его конформацию и снижает сродство к оператору. РНК-полимераза связывается с промотором и транскрибирует структурные гены.
|
|
|
3. Репрессия синтеза белков. Триптофановый и гистидиновый опероны
Когда в среду добавляют, индуктор, то небольшая молекула, получившая название "корепрессор",присоединяется к белку-репрессору. В результате конформационных изменений в молекуле репрессора комплекс белкарепрессора и корепрессора (Гис) приобретает сродство к оператору, присоединяется к нему, и транскрипция оперона прекращается.
Следует иметь в виду, что репрессия и индукция синтеза белков у прокариотов реализуют принципы адаптации.
Б. Механизмы регуляции экспрессии генов у эукариотов
1. Организация хроматина в дифференцированных клетках многоклеточного организма
В ядрах дифференцированных клеток хроматин имеет такую укладку, что только небольшое число генов (часто менее 1%) доступно для транскрипции. Различают участки гетерохроматина, в которых ДНК упакована очень компактно и недоступна для транскрипции, и участки эухроматина, имеющие более рыхлую укладку и способные связывать РНК-полимеразу. В разных типах клеток в область эухроматина попадают разные гены, а это означает, что в разных тканях транскрибируются разные участки хроматина.
|
|
|
Исследования показали, что области эухроматина,в которых расположены активно транскрибируемые гены, обладают некоторыми структурными особенностями:
- они более чувствительны к действию ДНК-аз, чем остальные участки ДНК;
- молекулы гистонов, связанные с ДНК в этих участках, модифицированы:
- к областям "активного" хроматина присоединяется группа негистоновых белков
2. Изменение количества генов
· Амплификация (или увеличение числа) геновиспользуется организмом в том случае, когда возникает необходимость увеличить синтез определённого генного продукта.
· Утрата генетического материала -Пример потери всех генов за счёт разрушения ядра - процесс созревания эритроцитов.
3. Перестройка генов"генетическая рекомбинация".
У эукариотов рекомбинации наблюдают:
|
|
|
- при половом слиянии яйцеклетки и сперматозоида;
- при перемещении подвижных генетических элементов - транспозонов, в состав которых входят отдельные гены или группа генов, с исходной позиции в какое-либо другое место той же или другой хромосомы;
- при формировании в лимфоцитах "библиотеки" генов, кодирующих антитела или иммуноглобулины.
4. Регуляция транскрипции
Различные гены экспрессируются в разные моменты времени и с разной интенсивностью. Здесь, так же, как у прокариотов, есть гены "домашнего хозяйства", транскрибирующиеся конститутивно, т.е. постоянно и во всех тканях. Существуют гены, транскрибирующиеся только в специализированных клетках, т.е. имеет место тканеспецифическая экспрессия. Многие гены подвергаются адаптивной регуляции и являются объектами индуцибельных воздействий или негативного контроля.
Минимальный синтез любого белка поддерживается в том случае, если к ТАТА-участку промотора присоединяется ТАТА-связывающий белок, факторы транскрипции и РНК-полимераза, образующие инициирующий комплекс, осуществляющий синтез небольшого количества мРНК. Формирование комплекса - многоступенчатый процесс, от образования которого зависит скорость инициации транскрипции. Идентифицировано более 100 различных белков, способных взаимодействовать со специфическими регуляторными последовательностями ДНК, влияя главным образом на процесс сборки транскрипционного комплекса и скорость транскрипции.
Эти белки имеют один или несколько доменов, обеспечивающих выполнение регуляторных функций.
· ДНК-связывающие домены,ответственные за узнавание и связывание регуляторных факторов со специфическими участками на молекуле ДНК;
· Домены, активирующие транскрипциюза счёт связывания с белками основного инициаторного комплекса: транскрипционными факторами, коактиваторами и РНК-полимеразой;
· Антирепрессорные домены,благодаря которым белки способны взаимодействовать с гистонами нуклеосом и освобождать транскрибируемые участки ДНК от связи с этими ингибиторными структурами;
· Домены, связывающие лиганды,присоединение которых к белку изменяет его конформацию и обеспечивает связывание с молекулой ДНК.
Энхансеры- участки ДНК размером 10-20 пар оснований, присоединение к которым регуляторных белков увеличивает скорость транскрипции. Если участки ДНК, связываясь с белками, обеспечивают замедление транскрипции, то их называют сайленсерами.
Эти структурные элементы молекулы ДНК контролируют транскрипцию, даже если они:
- ориентированы на молекуле ДНК в любом направлении (от 5'- к З'-концу или наоборот);
- связываются с одним или несколькими регуляторными белками;
- располагаются перед или после гена, экспрессию которого они регулируют.
Элементы ответа, или cis-элементы -регуляторные последовательности ДНК, общие для группы генов. Они обеспечивают координированную регуляцию транскрипции генов
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 524; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!