Уровни регуляции экспрессии генов у эукариот.

Гены, определяющие синтез ферментов одной цепи биохимических реакций, могут быть рассеяны в геноме и, очевидно, не имеют, как у прокариот, единой регулирующей системы (ген-регулятор, оператор, промотор). В связи с этим синтезируемые мРНК у эукариот моноцистронны, т.е. являются матрицами для отдельных пептидных цепей.

В настоящее время механизмы регуляции и координации активности эукариотических генов интенсивно изучаются. Установлено, что их функционирование несомненно подчиняется регуляторным воздействиям, однако регуляция транскрипции у эукариот является комбинационной, т.е. активность каждого гена регулируется большим спектром генов-регуляторов

А)На уровне транскрипции – присоединение фактора транскрипции к тата-блоку перед промотором, присоединение регуляторных белков к энхансеру и сайленсеру, действие гормонов, образующих комплексы с рецепторами – комплексы способны присоединятся к участкам хроматина, регулирующим процессы синтеза, ослабление связи с гистонами, декомпактизация.
Б)На уровне про-мРНК – альтернативный сплайсинг, дающий возможность из одного про-мРНк транскрипта получить разные матрицы для синтеза разных белков, деградирование части зрелой мРНК, которая не покидает ядро.
В)На уровне трансляции – воздействие на факторы инициации, что препятствует включению трансляции.
Г)Посттранскрипционные изменения – торможения придания необходимой структуры, вырезания нужных элементов.

Также на экспрессию генов влияют амплификация и перестройка генов.

15)Регуляция экспрессии генов эукариот на уровне транскрипции.
А)Более или менее конденсированное состояние ДНК обеспечивает большую или меньшую доступность его для транскрипции.
Б)Для начала транскрипции необходимо присоединение к промоторной области фактора транскрипции, присоединение небелковых веществ индукторов или же удаление репрессоров, присоединение к ТАТА-боксу ТАТА-связывающего белка, образование транскрипционного комплекса, к которому присоединяется РНК-полимераза.
В)На процесс влияют многие белковые факторы транскрипции, которые, присоединяясь к эсхантерным и сайленсерным участкам генов, контролируют скорость и интенсивность 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 транскрипцию за счёт связывания с белками основного инициаторного комплекса: транскрипционными факторами, коактиваторами и РНК-поли-меразой;Антирепрессорные домены, благодаря которым белки способны взаимодействовать с гис-тонами 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. Лиганды-индукторы транскрипции - стероидные гормоны, ретиноевая кислота, каль-цитриол (производное витамина D3) и гормоны щитовидной железы. Лигандами-репрессорами могут быть конечные продукты метаболических путей, некоторые гормоны. Будучи липофильньши молекулами, они проходят плазматическую, а иногда и ядерную мембраны, взаимодействуют с внутриклеточными рецепторами, присоединяясь к лиганд-связьгвающему участку (рис. 4-51). Присоединение лиганда к рецептору образует ДНК-связьшающий участок, узнающий специфическую последовательность в регуляторной зоне ДНК и индуцирующий транскрипцию определённых генов.

Г) На молекуле ДНК на расстоянии 100-200 пар оснований от стартовой точки транскрипции имеются короткие специфические последовательности ДНК: СААТ - элемент (или бокс), CG-бокс и октамерный бокс (включающий 8 пар оснований), узнающие транскрипционные факторы. Эти элементы есть во всех клетках, и конститутивно экспрессируемые гены нуждаются только в них.

Д) В то же время для генов, подвергающихся адаптивной регуляции, обнаружены участки молекулы ДНК, которые удалены (до 1000 и более пар оснований) от промотора, но тоже участвующие в регуляции транскрипции. Эти нуклеотидные последовательности бывают 2 типов.

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.
Е) Элементы ответа, или cis-элементы - регуляторные последовательности ДНК, общие для группы генов. Они обеспечивают координированную регуляцию транскрипции генов и, как правило, располагаются на расстоянии примерно в 250 пар оснований выше промотора каждого гена. В остальном эти нуклеотидные последовательности имеют много общего с энхансерами. В данном варианте регуляции один и тот же индуктор, связываясь с соответствующим регуляторным белком, может активировать много разных генов, так как каждый из них в регуляторной области содержит один и тот же cis-элемент. Один из белков-продуктов этой группы генов может оказаться индуктором другой группы генов. Конечный результат регуляции - серия ответных реакций за счёт активации различных генов одним индуктором.
Ж)Транскрипционная ДНК не метилирована.

З)

16)Особенности инициации транскрипции генов у эукариот.

Как уже говорилось, гены эукариот не имеют чётких структур регуляции, регуляторные участки и последовательности могут находится за много тысяч пар нуклеотидов от структурной части гена.
Для инициации транскрипции необходимо присоединение к ТАТА-боксу препромоторного участка ТАТА-связывающего белка, факторов транскрипции, небелковых индукторов транскрипции, что всё вместе образует транскрипционный комплекс, который распознаётся РНК-полимеразой и к которой она присоединяется.
Особенностью является наличие энхансеров и сайленсеров, влияющих на интенсивность транскрипции, участвующих во включении и выключении генов.
Особенностью является то, что некоторые регуляторные участки являются одинаковыми у многих генов, из за чего образование одного регуляторного белка может привести к интенсификации транскрипции нескольких генов.
Особенностью является то, что существуют белки регуляторы, контролирующие синтез других белков регуляторов.

17) Сравнение особенностей строения и экспрессии генов у про и эукариот.
Отличаются организацией генов – оперонная структура с чёткой системой регуляции у прокариот, кластерная система, отсутствие чёткой системы управления, низкая информативная плотность у эукариот.
Отличаются экспрессией – у эукариот гораздо сложнее, зависит от большего числа факторов, больше регуляторных последовательностей.(См.Выше)