Регуляция экспрессии генов у эукариот.
Регуляция экспрессии генов у прокариот.
Оперон – тесно связанная группа структурных генов, определяющихсинтез группы белков, к. увствют в одной цепи биохим. реакций.
Данная группа генов регулируется как единое целое.
Строение оперона (Жакоб и Моно, 1961г)
· Промотор (начало оперона, к которому присоединяется ДНК-полимераза)
· Оператор (в зависимости от соединения с белком-репрессором он позволяет или не позволяет ДНК-полимеразе соединяться с промотором).
· Структурные гены-гены, содержащие информацию о белках-ферментах.
· Терминатор(окончание оперона)
Оперон управляется геном-регулятором, который находится далеко от оперона.
Пример : работа лактозного оперона киш. палочки:
· Если в среде отсутствует лактоза, то ген-регулятор синтезирует белок-репрессор,который соединяется с геном –оператором => оператор не позволяет соединяться ДНК-полимеразе с промотором=>транскрипция структурных генов и синтез ферментов не происходит.
· Если в среде есть лактоза, то она проникает в клетку, оттягивая на себя белок-репрессор, освобождая оператор. Оператор позволяет РНК-полимеразе сесть на промотор=>начало транскрипции структурных генов и синтез ферментов
· Ферменты расщепляют лактозу, освободившийся белок-репрессор вновь соединяется с оператором и транскрипция блокируется.
Регуляция экспрессии генов у эукариот.
Процесс реализации насл. информации у эукариот многоэтапный и растянут во времени.
У эукариот нет оперонов, единицей регуляции является транскриптор, который работает по тем же принципам, он состоит из неинформативных и информативных зон.
Неинформативная зона-промотор, несколько генов-операторов, интроны, терминатор, информативная зона - экзоны.
Работой транскриптора управляет множество генов-регуляторов, синтезирующих белки-факторы транскрипции.
Индукторами транскрипции являются гормоны.
Возможность транскрипции зависит от соединения гистонов с H1
Регуляция на уровне процессинга.
Интроны являются относительно неинформативными участками, т.к. содержат информацию о ферментах сплайсинга-матюразы. Матюраза отвечает за возможность альтернативного сплайсинга.
Из одной и той же р-РНК в разных клетках организма можно получить разные матрицы для синтеза разных молекул белка. При этом экзоны сшиваются по мере увеличения порядкового номера, но могут выбрасываться некоторые из них.
Регуляция на этапе транскрипции.
Для остановки синтеза белка ферменты цитоплазмы блокируют стартовый кодон=>трансляция не происходит.
Регуляция на посттрансляционном этапе.
В случае , если синтезированный белок клетке не нужен, то ферменты цитоплазмы не позволяют образовать вторичную, третичную, четвертичную структуры=>белок разрушается.
16. Генная инженерия: этапы синтеза, достижения и перспективы
Генная инженерия,или технология рекомбинантных ДНК, изменение с помощью биохимических и генетических методик хромосомного материала – основного наследственного вещества клеток. Хромосомный материал состоит из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Биологи изолируют те или иные участки ДНК, соединяют их в новых комбинациях и переносят из одной клетки в другую. В результате удается осуществить такие изменения генома, которые естественным путем вряд ли могли бы возникнуть. Методом генной инженерии получен уже ряд препаратов, в том числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон. И хотя эта технология еще только разрабатывается, она сулит достижение огромных успехов и в медицине, и в сельском хозяйстве. В медицине, например, это весьма перспективный путь создания и производства вакцин. В сельском хозяйстве с помощью рекомбинантной ДНК могут быть получены сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и гербицидам.
Методы генной инженерии:
· метод секвенирования – определение нуклеотидной последовательности ДНК;
· метод обратной транскрипции ДНК;
· размножение отдельных фрагментов ДНК.
Этапы генного синтеза.
Гены, которые надо клонировать, подлежат дроблению. Но структурные гены, как правило, приходится либо синтезировать, либо получать в виде ДНК-копий и-РНК, соответствующих избранному гену. Структурные гены содержат только кодированную запись конечного продукта (белка, РНК) и лишены регуляторных участков, из-за чего они не способны самостоятельно воспроизводиться в клетке хозяине.
При получении рекомбинантной ДНК образуются чаще всего несколько структур, из которых только одна является нужной. Поэтому обязательный этап составляет селекция и клонирование рек-ДНК, введенной в клетку-хозяина. Существуют следующие пути селекции: генетический, иммунохимический и гибризационный (с мечеными ДНК и РНК). Практические результаты генной инженерии.
В результате развития методов генетической инженерии получены клоны множества генов рибосомальной, транспортной и 5S РНК, гистонов, глобина мыши, кролика, человека, коллагена, овальбумина, инсулина человека и других пептидных гормонов, интерферона человека и т. д. Это позволило создавать штаммы бактерий, производящих различные активные вещества, используемые в медицине, сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.
На основе генной инженерии возникла отрасль фармацевтической промышленности. Это одна из современных ветвей биотехнологии. Для лечебного применения допущен инсулин человека, полученный посредством рек-ДНК. Кроме того, получены особые, так называемые тест-системы, которые позволяют выявлять мутантные клетки. Теоретическое значение генетической инженерии. За короткий срок генная инженерия оказала огромное влияние на развитие молекулярно- генетических методов и позволила существенно продвинуться в изучении строения и функционирования генетического аппарата.