Всички клетки на някой от организма, независимо от функцията, която изпълняват или имат пълен набор от гени, специфични за организма. Въпреки това, е добре известно, че различни тъкани и органи, клетки всеки орган се различават в комплекта на разположение протеин в тях. Дори и в една и съща клетка на различни етапи от развитието си са синтезирани и функционира различни протеини. Следователно, като пълен генетична информация, всяка клетка на определен етап на развитие, като се използва само част от него, което е необходимо за момента, само транскрибират гени, чиито продукти се нуждаят от клетка в момента на прилагане на неговите функции. Следователно, клетката трябва да има механизми, които определят кои гени и в каква последователност трябва да се транскрибира. Най-пълно регулиране на генна активност проучен примери на адаптивни синтез ензими в микроорганизми. Помислете за някои от тях.
В зависимост от условията, количеството на даден ензим в бактериална клетка може да варира значително. Някои ензими, бактерии, необходими за разграждане на определени хранителни вещества, които активно се синтезират в клетката, само ако тези вещества присъстват в културалната среда, и синтезът на техните спира, ако по някакъв начин, те се отстраняват от околната среда. Този тип регулация
синтез ензим, наречен индукция, и веществото, причиняващо синтеза, - индуктор. Един от най-добрите примери на този тип регламент - лактоза оперон на Е.коли - група от гени, които контролира синтеза на ензими, изпълняващи катаболизъм на лактоза - лактоза. Само няколко минути след добавянето на хранителната среда за E.coli, лактоза бактерии започват да произвеждат три ензими: galaktozidpermeazu, бета-галактозидаза и galaktozidtransatsetilazu. След като лактоза ресурси в околната среда са изчерпани, синтеза на ензими незабавно прекратено.
Горният пример ще бъде по-добре разбрано при разглеждане на схемата на работа на лактоза оперон (фиг. 81), изследването на която е разрешено френския учен Е. Jacob и J. Моно разработен собствената си концепция на оперона и разбере основните принципи на регулирането на транскрипцията в прокариоти. Operon започва с А. секция, предназначена за свързване на протеин-активатор, от своя страна, изисква за свързване към следващата част А на промотор (Р) РНК полимераза. За промоторната последователност от нуклеотиди, която се разпознава от РНК полимераза, за оператора (О), която играе важна роля в генната транскрипция оперон, тъй като тя се свързва с регулиране репресорен протеин. За оператора следват структурните гени за три ензими споменатите по-горе. Завършва оперон терминатор прекратяване развитие на RNA полимераза и транскрипция на оперона. Регулаторен усмирител протеин.
В малко количество се синтезира в клетка е постоянен, така че както присъства в цитоплазмата на не повече от 10 на молекулите. Този протеин има афинитет за нуклеотидната последователност в района на оператора и същия афинитет за лактоза. При отсъствие на лактоза reprossor протеин се свързва с частта на оператор и предотвратява развитие на ДНК полимеразата на РНК: РНК не се синтезира, синтезирани и не ензими. След прибавяне на сряда лактоза репресорен протеин се свързва с по-бързо, отколкото с мястото на оператор: последният остава свободен и не пречи на развитието на РНК полимераза. Отива транскрипция и транслация. Синтезиране ензим осъществява транспорт в клетката и разцепването на лактоза. В края на краищата от лактозата се консумира, нищо няма да се обвърже протеин-рап пролетта и отново той ще се свърже с оператор чрез спиране транскрипция на оперон. Следователно, индуцирането на оперона се дължи на факта, че регулаторен протеин не е свързан с оператора. Този тип индукция се нарича отрицателен.
Друг добре известен тип на индукция - положително индукция. Това е характеристика на други пера Е.коли кодира ензим катаболизъм други захари - арабиноза. Това оперон е структурно много подобен на предишния. Разликата в регулация се прибавя към средата, която взаимодейства с протеин арабиноза репресор и оператор освобождаване част едновременно превръща репресорен протеин в активатор протеин, който стимулира придържане на РНК полимераза на промотора. При тези условия се появява транскрипция. След изчерпване на запасите арабиноза в средата, синтезира протеин-рап извори отново комуникира с оператора чрез включване и изключване на транскрипцията.
Освен индукция тип, известен като две (положителен и отрицателен) регулиране принцип репресия. Ако индуцирането на отрицателната изпълнително устройство (индуктор) предотвратява свързване на репресорен протеин на оператора, след отрицателния репресия Обратно, регулаторен протеин ефекторна придава способността да се присъедини към оператор. В първия случай връзката с ефекторна протеин транскрипция регулатор разрешено, във втория го забранява. Един пример на отрицателно репресия може да служи добре проучен триптофан оперон на Ешерихия коли. Той се състои от пет структурни гени, осигурява синтез на аминокиселината триптофан, операторът и двете промотори. Протеинът се синтезира регулатор е триптофан оперон. Докато клетката има време да прекарват цялото синтезира триптофан оперон работи синтез триптофан продължава. Ако има излишък в клетката от триптофан, е свързан към регулаторен протеин и променя така, че протеинът придобива афинитет с оператора. Модифициран протеин копче взаимодейства с оператора и инхибира транскрипцията на структурни гени, чрез синтез триптофан прекратява. При положителен ефектор лишава способността репресия регулаторен протеин да се свързва към оператора, причинявайки по този начин транскрипция на структурните гени.
Описани видове регулации характеризират механизми за регулиране на отделните оперон, почти докосвайки регулиране на експресията на генома като цяло, макар да е ясно, че регулирането на различни оперон трябва да носи един последователен характер. Такова координирано характер на работата на различни оперони и гени, получени от вируси и бактериофаги регулиране име каскада. Съгласно принципа на регулиране каскада настъпва първата транскрипция "ранен", след "ранни" и накрая "късни" гени, в зависимост от това, което се изисква протеини в различни етапи на вирус (фаг) инфекция.
Разбира се, на принципа на регулиране каскада в фагите са сред най-простите. В по-високо организирана организми, които извършват голям брой функции, които се извършват едновременно или в определена последователност, се нуждаят от координирана работа на много гени и оперон. Това е особено вярно за еукариоти, които се различават не само по-сложен геном организация, но също така и много други функции на механизми ген дейност регулиране.
Съгласно принципите на регулирането на еукариотни гени могат да бъдат разделени в три групи: 1) действащи във всички клетки на тялото; 2), работещи в само един вид на тъкан; 3) осигурява провеждането на специализирани клетки, специфични функции. Освен това, в еукариоти от група, известна едновременно генна активност, извършва хистони - основни протеини, са членове на хромозомите. Друга съществена разлика транскрипция в еукариоти е, че много иРНК продължават дълго време в клетката под формата на специален частици-informosom, докато все още практически прокариоти иРНК време транскрипция влизат в рибозом, предаването, и след това бързо се разрушават.
Въпреки това, има много данни, показващи, че транскрипцията в еукариоти се извършва порции и прокариоти такива оперони, състоящи се от регулаторни и структурни гени. Отличителна черта на еукариотни оперони е, че те почти винаги съдържат само структурния ген, и гените, които контролират различните етапи на конкретен верига на метаболитни трансформации, разпръснати по хромозомата и дори по различни хромозоми. Друга особеност оперони еукариоти е, че те се състоят от значително (екзони) и без значителни (интрони) части редуващи се една с друга. Когато транскрипционна чете като ексони и интрони и получената информация с прекурсорния РНК (про-иРНК), след това се подлага на зреене (обработка), което води до образуването и стареене Introit подходящи тРНК (сплайсинг)
В известни еукариотни и други видове регулиране на генна активност, като позиция ефект или компенсация на дозата. В първия случай това е промяна в активността на гените, в зависимост от конкретната среда: преместване на ген от едно място на друго хромозома може да доведе до промяна в дейността на двата гена и близките. Във втория случай липсата на единична доза или ген (на първо място това се отнася до гени, локализирани в половите хромозоми heterogametic секс, когато една от хомоложните половите хромозоми или генетично инертен или напълно отсъства) фенотип не се дължи на компенсаторно увеличение на активността на останалата гена , Като цяло, регулацията на генната активност в еукариотна слабо разбран.
Свързани статии