1. Молекулалық биология ғылымы. Анықтамасы. Міндеттері. Даму тарихы. Молекулалық-генетикалық зерттеулердің модельді нысаналары
Гендер экспрессиясының реттелуі. Механизмі
жүктеу/скачать 4,63 Mb.
|
МБМГ СЕССИЯ ОТВЕТТЕР (1)
| 153. Гендер экспрессиясының реттелуі. Механизмі.
Гендердің экспрессиясы – олардағы ақпараттың жүзеге асуы, яғни РНҚ мен белоктардың синтезі. Басқаша айтқанда, гендердің экспрессиясы олардың белсенділігі ретінде түсініледі. Тірі организмдердің жасушаларында гендердің экспрессиясы реттеледі: кейбір гендер іске асуы мүмкін, басқалары мүмкін емес. Оның үстіне реттеу әртүрлі кезеңдерде жүзеге асырылуы мүмкін: транскрипция орындалуы мүмкін немесе орындалмауы мүмкін, альтернативті сплайсинг нәтижесінде пре-мРНҚ-дан әртүрлі мРНҚ түзілуі мүмкін, трансляцияны блоктау және т.б. Ядролық құрамы цитоплазмадан бөлінген және күрделі геномы бар эукариоттарда гендердің экспрессиясының реттелуі прокариоттарға қарағанда анағұрлым әртүрлі және күрделі. Эукариоттарда ген экспрессиясының реттелуі Көп жасушалы организмдерде әртүрлі гендер әртүрлі ұлпалардың жасушаларында көрінеді, яғни дифференциалды экспрессия эукариоттарға тән. Эукариоттарда прокариоттар сияқты әсер ету механизмі ұқсас реттеуші белоктар болады. Сонымен бірге оперондық типті реттеу эукариоттарға тән емес. Эукариоттардың цистрондарында (транскрипцияланған аймақтар) әдетте әрқайсысында бір ген болады. (Бұл хлоропластар мен митохондриялардың геномдарына қатысты емес.) ДНҚ-мен әрекеттесетін реттеуші белоктардан басқа, эукариоттарда ген экспрессиясын реттеудің басқа әдістері бар. Хроматиннің конденсациялануы және деконденсациялануы. Бұл транскрипцияны реттеудің ең әмбебап әдісі. Белгілі бір гендерді экспрессиялау қажет болғанда, хроматин сол жерде конденсацияланады. Альтернативті промоутерлер. Геннің бірнеше промоторлары болуы мүмкін, олардың әрқайсысы жасуша түріне байланысты әртүрлі экзондардан транскрипцияны бастайды. Ақыр соңында әртүрлі ақуыздар синтезделеді. ДНҚ метилденуі және деметилденуі. ДНҚ метилденуі геннің реттеуші аймақтарында жүреді. Цитозин CH тізбегінде метилденеді, содан кейін ген инактивацияланады. Деметиляциядан кейін геннің белсенділігі қалпына келеді. Процесс метилтрансфераза ферментімен реттеледі. Гормоналды реттеу. Гормоналды реттеу кезінде гендер сыртқы химиялық сигналға жауап ретінде белсендіріледі (белгілі бір гормонның жасушаға енуі). Бұл гормон реттеуші аймақтарда нақты нуклеотидтер тізбегі бар гендерді іске қосады. Геномдық импринтинг. Бұл эукариоттардағы гендердің экспрессиясын реттеудің нашар түсінілген тәсілі. Бұл тек диплоидты организмдерде ғана мүмкін және гендердің белсенділігі олардың ата-аналардың қайсысынан алынғанына байланысты екенін көрсетеді. Гендер ДНҚ метилденуі арқылы өшіріледі. Альтернативті қосу. Бұл өңдеу деңгейіндегі реттеу. Альтернативті сплайсингпен экзондарды байланыстыру тәртібі әртүрлі болуы мүмкін. Бір ДНҚ нуклеотидті тізбегі негізінде әртүрлі белоктарды синтездеуге болады деген қорытынды шығады. Олардың бір-бірінен айырмашылығы негізінен бірдей аминқышқылдарының әртүрлі комбинацияларында ғана болады. Тінге тән РНҚ өңдеу де өңдеу деңгейінде жүреді. Ол организмнің белгілі бір ұлпаларында РНҚ-да жеке нуклеотидтердің орын ауыстыруында көрінеді. Сонымен қатар, эукариоттарда мРНҚ көбінесе мүлде өңделмейді (бірақ деградацияға ұшырайды) немесе кешігуге ұшырайды. Оны геннің экспрессиясын реттеу тәсілі ретінде де қарастыруға болады. мРНҚ тұрақтылығын реттеу. Эукариоттарда дайын мРНҚ рибосомаларға «жіберілмейтін» немесе жойылған кезде трансляция деңгейінде де реттеу бар. Басқа мРНҚ-ларды қайталап пайдалану үшін қосымша тұрақтандыруға болады. Пост-трансляциялық ақуыз модификациясы. Полипептид молекуласының белсенді белок молекуласына айналуы үшін онда белгілі бір аминқышқылдарының әртүрлі модификациялары болуы керек, екінші, үшінші, мүмкін төрттік құрылым түзілуі керек. Бұл кезеңде генетикалық ақпараттың жүзеге асуына да әсер етуге болады, мысалы, молекуланың түзілуіне жол бермеу. Риборрегуляторлар. Жеке гендердің жұмысын әлсірету арқылы реттеуші функцияларды орындайтын РНҚ ашылды. Жоғары ұйымдасқан жануарлар үшін ген экспрессиясын реттеудің суперклеткалық деңгейінің болуы атап өтіледі. Прокариоттарда ген экспрессиясының реттелуі Прокариоттарда РНҚ молекуласы ДНҚ бөлігінде синтезделіп жатқанда, оны бірден аударуға болады (синтезделген ұшынан бастап). Сондықтан оларда геннің экспрессиясын (белсенділігін) реттеу тек қана ДНҚ деңгейінде жүзеге асырылады, өйткені оның трансляциясына дейін РНҚ-ға қандай да бір өзгерістер енгізу жиі мүмкін емес. 1961 жылы Джейкоб пен Монод бактериялардың гендік реттелу жүйесі ретінде оперон моделін ұсынды. Оперон промотордан, оператордан, оперонның құрылымдық гендерінен (олардың саны әртүрлі болуы мүмкін) және терминатордан тұрады. Промотор аймағында РНҚ-полимераза ферменті бекітіледі. Оператор аймағында опероннан бөлінген реттеуші генмен кодталатын репрессорлық ақуыз бекітіледі (оның оперонымен байланысуы мүмкін немесе ол қашықтықта болуы мүмкін). Егер репрессорлық ақуыз оператормен байланысса, онда оперонның барлық құрылымдық гендерінің транскрипциясы мүмкін болмайды, өйткені РНҚ полимераза ДНҚ тізбегі бойымен қозғала алмайды. Өз кезегінде, репрессорлық ақуыздың белсенділігі белгілі бір төмен молекулалық қосылыс - индуктор (бактериялардың бір немесе басқа қоректік заттары) арқылы блокталуы мүмкін. Индуктормен әрекеттесу нәтижесінде репрессор ақуызы модификацияланады және енді оның оперонының операторына қосыла алмайды. Бұл жағдайда оперонның гендері экспрессияланады (яғни, олар синтезделеді). Индуктор репрессорлық ақуызды белсендіргенде, керісінше жағдай орын алады. Сонымен, цитоплазмада қандай индукторлардың болуына байланысты белгілі бір гендік топтар прокариоттарда экспрессияланады. Жоғарыда келтірілген ген экспрессиясының механизмі теріс реттеуге жатады, өйткені гендер репрессормен өшірілмесе, транскрипцияланады. Және керісінше: егер өшірілсе, транскрипцияланбайды. Бактериялардағы теріс реттеуден басқа, оң да бар. Бұл жағдайда репрессор ақуызының орнына активатор ақуызы әрекет етеді. Индукторлар да осы ақуыздарға әсер етіп, оларды белсендіреді немесе инактивациялайды. Прокариоттарда да оперондар анықталды, олар бір-бірімен байланысқан екі реттеуші ақуыз арқылы белсендіріледі. жүктеу/скачать 4,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|