Elméleti kérdések géntechnológia - egy bölcsőt, 3. oldal
(19) rendelet gén lépéseket.
Rendelet gén fellépés prokarióták és az eukarióták más.
Operon szabályozása az intézkedés gének prokarióták
Génexpresszió - a transzfer DNS-t az RNS-ből polipeptidek. A szervezet gének prokarióták és az eukarióták más. Gének folyamatos prokarióta és eukarióta gén egy mozaik szerkezete. Az is jellemző, prokarióták operon típusú gén szervezet.
Bakteriális túlélése attól függ, képes váltani metabolizmus egyik szubsztrátnak egy másik. Egy ilyen kapacitás baktériumok géneket kombinálva klaszterekbe úgy, hogy azok a szükséges enzimek, hogy meghatározzuk a bioszintézis útvonal olyan gének kódolnak, amelyek közös ellenőrzés alatt.
A teljes rendszer, beleértve a strukturális gének és szabályozó elemek említett kifejezés operon (egység transzkripciós és szabályozás baktériumokban).
A 1961-ben kifejlesztett génszabályozó cselekvési program transzkripciós szinten példája lac-operon az E. coli. Az eredmény a szintézis operon aktivitása általában összefüggő biokémiai funkciók adaptív enzimek (konstitutív tartózkodnak a sejtben, és vannak adaptív változások eredményeként környezeti feltételek). Konstitutív enzimek E. coliban hasznosítani glükózt. Amikor cseréli laktóz glükóz szükségessé válik β-galaktozidáz és galaktozidpermiaza. Ezek az enzimek által kódolt szerkezeti gének 3: Z, Y, A. Ezek komplexet a promotert és a transzkripciós terminátort egy operont képeznek. Szintén a operon szabályozása áramkör benne regulátor gén kódolja a represszor fehérjét. A gén szabályozó nem része az operon. Ezek szintetizált represszor gátolja a transzkripciót az operon a glükóz jelenlétében.
Bár RNS polimeráz érintkezésbe hozhatjuk a promoter, az nem mozog a „ki” operátor. Gének és Z, Y, A nem működik. Amikor cseréli glükózt laktózrepresszor-fehérje átmenetileg inaktiváljuk hatására laktóz szubsztrát. Represszor fehérje leválasztják a operon, megnyitva az utat molekulák az RNS polimeráz és a transzkripció mozgatni a 3 gének. Ie strukturális gének megszabadítjuk az irányítást a kezelő kezdenek kifejezhető, termelő adaptív enzimek. Csökkentett laktóz koncentrációkat jelzéseként szolgál csatlakoztatásához a represszor fehérje az üzemeltető és a transzkripciós terminációs lac-operon.
Távolsága gén-operátor az operon azt sugallja, hogy a represszor - oldható citoplazmájában jelen lévő terméket aktív formává glükóz jelenlétében környezetben.
Reakcióvázlat fellépés szabályozása gén lac-operon az E. coliból származó nevezzük negatív, mint regulátor gén termék megakadályozza a transzkripciót, azaz negatív hatást gyakorol a kifejezést.
Később kiderült, hogy van, és pozitív kontroll, valamint a negatív szabályozásában a lac-operon rendszer. Ha táptala'jon glükóz + laktóz, laktóz hasznosítás kezdődik csak a használatból az összes glükóz. Elrendezés lac operon által ellenőrzött effektor molekulát - a ciklikus AMP (c AMP) és Cap-fehérje aktivátor fehérje. Jelenlétük nem elnyomás és átírás aktiválását. Miután belépett a területen a következő c AMP, Cap-fehérje aktiválódása, és csak azután, hogy csatlakozik a webhely a promoter, ismételten megerősíti a transzkripciós gének lac-operon. Ahol transzkripcióját lac-gén csak lehetséges hiánya vagy nincs glükóz. Amennyiben felesleges mennyiségű glükózt komplex c AMP + Cap-protein nem képződik. c AMP kapott baktériumok úgynevezett „éhség jel”.
A fő előnye az operon szervezet a gének prokarióták koordinációja rendszeres tevékenység.
Menetes típus regulyatsiiu eukarióták
A aktivitásának szabályozási gének eukarióták sokkal bonyolultabb és kevésbé ismertek. Először van egy külön mag és nehéz elrendezett kromoszómák. És ezért transzkripciós és transzlációs jelentek meg egymástól térben és időben. Másodszor eukarióták (szinte minden) a többsejtű organizmusok a világos szakirányú szövetek és szervek.
Strukturális gének eukarióták vannak osztva:
gének „a háztartás.” Funkció minden sejtjében a test minden szakaszában (proteineket kódoló gének, hisztonok, rRNS, tRNS, DNS-polimeráz).
„Gének luxus.” Egy függvény a sejtek vagy szövet specifikus, egy cella típusú (hemoglobin gének).
Szabályozása gén fellépés előfordulhat bármely szakaszában a protein szintézist. DNS → RNS → fehérje. Ezen túlmenően, a hatásmechanizmus génszabályozás eukariótákban rugalmasabb. A prokarióták az elv a „mindent vagy semmit”, és eukarióták származó teljes kifejezés a teljes elnyomás. Ezt úgy érjük el, helyi módosítása DNS, módosítása intracelluláris körülmények között.
A génaktivitás szabályozása a transzkripció szintjén.
Az eukarióták, vannak speciális szabályozási elemek:
Ez egy rövid nukleotid-szekvencia. Hatásuk változása miatt a kromatin szerkezetét.
Enhanszer szekvenciákat szolgálnak specifikus kötőhelyek specifikus szabályozó proteinek, transzkripciós aktiváló folyamat. Ők lehet helyezni bármilyen helyzetben és bármilyen távolságra a promóter.
DNS a promoter és a fokozó hurkot képez, ahol a kapcsolódó fehérjék a fokozó közvetlen kölcsönhatásban egyik általános transzkripciós faktorok vagy DNS polimeráz molekulát magát. A szabályozók a fehérjék, egyes génspecifikus és kikapcsolása.
Összehangolt gének szabályozásában.
Eukariótákban a szabályozó gének a különböző szakaszait egyik és a másik utak vannak elszórva a genomban. Ők is található még a különböző kromoszómán. Ezek azonban az összehangolt szabályozása gén lépéseket. Válaszul különféle körülmények, teljes gének aktivált akkumulátort. Ezt segíti elő a létezését ismétli homológ az 5 „végén a különböző gének. indukciós jelek szolgálnak olyan kulcs, amely megnyitja a zár különböző gének obnoy csoport. Egy példa a gének egymással összehangolt szabályozásának lehet aktiválni hősokk hősokk.
Homeobox és bevonása a gének szabályozásában
A 90-es. 20. században azt találtuk, hogy sok szabályozó gének térbeli szerveződésének az embrió, tartalmazza ugyanazt a DNS-szegmens formájában egy specifikus konzervált szekvencia hossza 180 bp található a 3 „részei a gének. Ez a szekvencia nevezik - homeoboxgének. Homeobox kódol megfelelő fragmensét a fehérjemolekula, AK 60 maradék hosszúságú (homeodomain). DNS-kötő dómén polipeptid kifejezés szabályozó proteinek (domén - a polipeptid rész, amely elvégzi a meghatározott funkció). Ie gének, részét képezik a homeobox, képesek aktivitásának szabályozására más gének kötődve kialakítva fordítási AK-szekvencia DNS-t, vagy bekapcsolja, míg bizonyos gének.
Metelirovanie DNS mint egy eljárás annak követésére gén aktivitást.
Metelirovanie - a folyamat csatlakozás a csoport -CH3 nukleotid használatával metiltranszferáz. Ez egy reverzibilis kémiai módosítása nitrogéntartalmú bázisok. A szerteágazó jellege metilációs citozin. Mindegyik helyszínen metelirovaniya öröklik lánya DNS replikáció. A korai 80-as. Ez volt a korreláció génexpressziós mintázata és foka DNS metilációs. DNS metilált gének inaktívak erősebb, mint az aktív DNS-t. Meti. DNS tartalmazhat gátlása transzkripció közvetlen hajtogató metilezett promoter a transzkripciót megközelíthetetlen szerkezetű. A mértéke a DNS-metilációs változhat különböző tényezőktől (életkor, hormonális hatások, a környezeti tényezők, és mások.).
DNS metiláció - egyik alapvető mechanizmusai epigenetikai variációs - változásait differenciális génexpresszió, örökölt egy sor mitotikus sejtosztódás megváltoztatása nélkül a primer DNS-szekvenciát nukleotid. DNS metiláció megváltoztatja közötti kölcsönhatás DNS és fehérjék teszik ki a kromatin. És ez a kölcsönhatás révén tömörítő mechanizmus - dekompaktizatsii kromatin szabályozza gén kifejeződését. Csak abban az állapotban a decompacted gének tagjai a DNS molekula kapható enzimek, elősegíti az átírást.
Azt feltételezik, hogy a DNS-metilációs fontos szerepet játszik védelmében a genomban elleni mobil genetikai elemek, valamint a sejt inaktiválását az átadott „idegen” gén. Akár 45% -a az emberi genom által elfoglalt virális és bakteriális gének, amelyek miatt metilezés néma. Is társult metiláció a jelenség imprinting - nukleáris memória - függőség megnyilvánulása (kifejezés) a gén, egy örökölt a gént. Ie genom régiók alá nyomott kifejezve egyetlen allél - az apa vagy az anya. A férfi a jelenség rábélyegzésére kapcsolódó örülök örökletes betegségek.
A génaktivitás szabályozása hatása alatt a belső környezet jeleket.
Egy példa a kialakulását kromoszómák, mint például „cső kefék” a diplotén meiózis. A meiózis hosszú megáll a profázisába meiózis 1 diplotén szakaszban. Ez idő alatt, egy intenzív oocita RNS-szintézist, enzimhelyettesítő és fehérje tápanyagok további fejlesztéséhez szükséges a tojás és az embriót. Ebben az időszakban, a kromoszómák válnak gigantikus méreteket és erősen decompacted állapotban. A későbbi szakaszokban meiotikus kromoszómák válnak kompakt. A színpadon diplotén kromoszómák hromomernoe szerkezetét. A homológ kromoszómák vannak csatlakoztatva párosával alkotnak bivalens. Jellemző parnosimmetrichnyh különböző oldali hurkok, amelyek mindegyike sodratlan chromomeres. Csuklós történik mRNS-szintézist.
A hosszúkás csuklópántok és nagy mennyiségű RNS-átirat kölcsönöz szokatlan kromoszóma „szőrös” megjelenését - kefe. Végére prophase hurok ismét levonni. A formáció a hurok nem azonnal részt a teljes hosszúságú DNS-t, és minden pillanatban csak egy részét ebben a szegmensben. Hullám despiralization húzta rajta apránként, amíg teljesen átírt.
A génaktivitás szabályozása extrém tényezők
A mechanizmus ez a rendelet olyan eljárást igyekszik helyreállítani a sejt az eredeti állapotába. Fontos jellemzője ennek a rendeletnek visszafordítható. Kódoló gének adaptív (stressz) fehérjék, a kialakulását, ami növeli drámai hatása alatt a stressz, tartalmazta a részét promoterek további rövid nukleotid-szekvenciák. Például, a hősokk előállított HSP, gyors felhalmozódását a sejtben, amely fiziológiás adoptatsiyu a változó környezeti feltételek.
Szintézise hősokkfehérjék - stressz program, beleértve a hősokk, vagy számos más stressz. A stresszre adott válaszként egy adott polipeptid - transzkripciós faktor a hősokk kapcsolatos szabályozási területe hősokk gének, és tartalmaz egy aktív transzkripciós ezen gének. A jelentős szerepe HSP sejt életben, azt mondja, hogy evolúciós megőrzése (E. coli, a növények, rovarok, emlősök, hasonló összetételű, AK). Lezárását követően hősokk HSP-szintézist leállítjuk, és elindítja a normális fehérjeszintézist. HSP-k funkciója, mint chaperonok - fehérjék, amelyek elősegítik a kialakulását a helyes térbeli konfigurációját más fehérjék.
A génexpresszió szabályozása hatására hormonok
Hormonok is fontos szerepet játszanak a génexpresszió szabályozásában. Ez nemi hormonok, adrenalin, növekedési hormonok, a pajzsmirigy hormonok, és mások. Minden ilyen csoportok kompetens sejteket tartalmazó speciális receptorhoz fehérjék, melyek specifikusan kötődnek hormon molekulához. Protein receptorok olyan reakció cella expozíció különböző hormonok által aktiválják vagy elnyomják az expressziót bizonyos gének. Nagy molekula peptid hormonok nem hatolnak be a sejtekbe, és hatásuk által nyújtott fehérjék - receptorok találhatók a membránok a receptor sejtek. A kapott hormon-receptor komplex belép a sejtmagba, és kötődik specifikus helyeihez kromatin, átalakítja azt egy funkcionálisan aktív állapotba. Ennek az a következménye a gén transzkripcióját, az érési mRNS és annak szállítása a citoplazmába, és a fehérjeszintézist.
Gene tevékenység lehet szabályozni egyedfejlődés során. Cascade szabályozás - eltérés be- és kikapcsolása gének az egyedfejlődés különböző szöveteket és szerveket. Cascade szabályozás jön közepette összehangolt cselekvést a sok gén szabályozásában. Ie Ez akkor fordul elő, szigorúan rendezett térben és időben koordinált kifejezése több százezer géneket.
Ugyanilyen fontos a rendelet a gén cselekvés tartozik, és mobilis genetikai elemek. Ezek szerepet játszhatnak a migrációs promóterek ötvözi a strukturális gének és szabályozó elemek és beállítása őket az általános szabályok jeleket.