Регуляция экспрессии генов у прокариот
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Экспрессия генов — это реализация заложенной в них информации, то есть синтез РНК и белков.
Другими словами, под экспрессией генов понимают их активность.
В клетках живых организмов экспрессия генов регулируется: одни гены могут быть реализованы, другие — нет. Причем регуляция может осуществляться на разных этапах: может выполняться или не выполняться транскрипция, из мРНК в результате альтернативного сплайсинга могут образовываться разные мРНК, может блокироваться трансляция и др.
У прокариот молекула РНК, синтезируемая на участке ДНК, тут же может транслироваться (начиная уже с синтезированного конца). Поэтому у них регуляция экспрессии (активности) генов осуществляется почти исключительно на уровне ДНК, так как в РНК часто невозможно внести какие-нибудь изменения до ее трансляции.
Экспрессируемые гены можно поделить на следующие категории:
конститутивные (присутствующие в клетках в постоянных количествах независимо от метаболического состояния организма);
индуцируемые (их концентрация в обычных условиях мала, но может возрастать в 100 раз и более, если, например, в среду культивирования клеток добавить субстрат такого фермента);
репрессируемые (т.е. ферменты метаболических путей, синтез которых прекращается при добавлении в среду выращивания конечного продукта этих путей).
Изучение регуляции генной активности у прокариот привело французских микробиологов Ф. Жакоба и Ж. Моно к созданию (1961) оперонной модели регуляции транскрипции.
Оперон — функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входят цистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки и объединенные под одним (или несколькими) промоторами.
Опероны по количеству цистронов делят на моно-, олиго- и полицистронные, содержащие, соответственно, только один, несколько или много цистронов (генов).
Если белок-репрессор соединяется с оператором, то транскрипция всех структурных генов оперона становится невозможной, так как РНК-полимераза не может перемещаться по цепи ДНК.
В свою очередь активность белка-репрессора может блокироваться определенным для него низкомолекулярным соединением — индуктором (тем или иным питательным веществом бактерий). В результате взаимодействия с индуктором белок-репрессор видоизменяется и уже не может присоединиться к оператору своего оперона. В этом случае гены оперона экспрессируются (т.е. на них идет синтез). Бывает обратная ситуация, когда индуктор активирует белок-репрессор.
Таким образом, в зависимости от того, какие индукторы находятся в цитоплазме, у прокариот экспрессируются те или иные генные группы.
Полезные ссылки:
