1 / 47

GĒNU REGULĀCIJA

MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA 2004. GĒNU REGULĀCIJA. Baktērijas Escherichia coli laktozes operons ( lac- operons) operons nodrošina laktozes kā barības vielas izmantošanu. CAP vieta. operātors. promoters. lacZ – kodē β -galaktozidāzi, kas šķeļ laktozi par glikozi un galaktozi

amity
Download Presentation

GĒNU REGULĀCIJA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA 2004 GĒNU REGULĀCIJA

  2. Baktērijas Escherichia coli laktozes operons (lac-operons) operons nodrošina laktozes kā barības vielas izmantošanu CAP vieta operātors promoters lacZ – kodē β-galaktozidāzi, kas šķeļ laktozi par glikozi un galaktozi lacY– kodē laktozes permeāzi, kas nodrošina laktozes nokļūšanu šūnā lacA – kodē tiogalaktozīd-transacetilāzi, kas sašķeļ toksiskos tiogalaktozīdus CAP vieta un operātors – DNS sekvences, kas regulē lac-operona transkripciju

  3. Laktozes represors regulē lac-operona ekspresiju lacI – laktozes represora gēns natīva alēle nav transkripcijas aktīvs represors mutanta alēle ir transkripcija neaktīvs represors

  4. Operators arī piedalās lac-operona regulācijā mutanta alēle natīva alēle nav transkripcijas mutanta alēle

  5. Negatīvās un pozitīvās regulācijas principi operonu transkripcijā NEGATĪVĀ REGULĀCIJA represors inhibē transkripciju POZITĪVĀ REGULĀCIJA aktivātors stimulē transkripciju RNS polimerāze aktivātors represors gēns ieslēgts gēns slēgts mRNS represors inaktivēts proteīns + ligands + ligands (piem. laktoze) aktivātors inaktivēts ligands noņem represoru un ieslēdz gēnu ligands noņem aktivātoru un izslēdz gēnu represors + ligands aktivātors + ligands gēns ieslēgts gēns slēgts mRNS – ligands (piem. cAMF) neaktīvs represors – ligands (piem. Trp) neaktīvs aktivātors proteīns bez liganda represors atvienojas un ieslēdz gēnu bez liganda aktivātors atvienojas un izslēdz gēnu &

  6. Laktozes operona aktivitātes stāvokļi promoters CAP saistības vieta mRNS sintēze CAP – katabolitu aktivācijas proteīns, tā aktivitātei nepieciešams cAMF – cikliskais adenozīna fosfāts operātors lacZ gēns bp + glukoze + laktoze operons slēgts, jo liganda – cAMF trūkuma dēļ, CAP nav piesaistījies represors operons slēgts, jo trūkst laktozes, kas noņemtu lac-represoru, arī CAP nav piesaistījies, jo nav cAMF + glukoze – laktoze CAP represors – glukoze – laktoze operons slēgts, jo trūkst laktozes, kas noņemtu lac-represoru CAP RNS polimerāze – glukoze + laktoze operons ir gatavs transkripcijai, jo ir visi tā aktivitātes pozitīvie faktori mRNS

  7. Triptofāna biosintēzes operons (trp-operons) promoters DNS trp-operona gēni operātors mRNS triptofāna biosintēzes enzīmi

  8. Triptofāna operona transkripcijas regulācija promoters mRNS starts operātors neaktīvs represors RNS polimerāze triptofāns aktīvs represors mRNS OPERONS IESLĒGTS OPERONS IZSLĒGTS

  9. RNS polimerāzes subvienības operona regulācijas rajonā RNS polimerāzes subvienības – α, β, β’ iniciācijas faktors – σ CAP saistības vieta RNS polimerāzes saistības vietas

  10. RNS polimerāzes mobilizēšana ar piesaistīto aktivātoru RNS polimerāze RNS polimerāze piesaistās promoteram bez tā mobilizēšanas aktivātora saistības vieta promoters RNS polimerāze aktivātors RNS polimerāzes mobilizēšana un transkripcijas iniciācija

  11. DNS saliekšanās nodrošina iedarbību no attāluma aktivātors DNS saliecošais proteīns RNS polimerāze

  12. Operātora struktūra lac-operonā CAP vieta operātors promoters kreisā puse labā puse operātors

  13. H-saites bāze cukura–fosfāta skelets mazā rieva lielā rieva skeleta C atomi C un N bāzēs

  14. Proteīni atpazīst DNS struktūru pēc četru bāžu pāru atšķirīgām pazīmēm lielā rieva lielā rieva mazā rieva mazā rieva lielā rieva lielā rieva mazā rieva mazā rieva &

  15. DNS bāžu pāru pazīšanas kods lielā rieva mazā rieva H-saites akceptors H-saites donors ūdeņraža atoms metilgrupa

  16. DNS un proteīnu savstarpējā sadarbībā iesaistītās struktūras atpazīstamā α-spirāle

  17. Represoru proteīnu sadarbībai ar DNS aktīvie rajoni λ bakteriofāga cro-represors λ bakteriofāga cI-represors aktivātors CAP DNS &

  18. Proteīnu sānu ķēžu iedarbība ar DNS lielo rievu DNS saistošs proteīns DNS saistošs proteīns lielā rieva asparagīns arginīns lielā rieva mazā rieva mazā rieva

  19. Triptofāna operona struktūra līderis operātors promoters trp mRNS līdera mRNS

  20. trp-operona mRNS 5’-gala sekvence un līderpeptīda struktūra līderpeptīds trpE proteīns līdera mRNS 3’-gals un transkripcijas palēnināšanas vieta (attenuator)

  21. trp-operona transkripcijas terminācija pie palēninātāja (attenuator) A: vidē daudz Trp transkripcija terminē līderpeptīda kodējošais rajons līderpeptīds B: vidē maz Trp Trp operona mRNS transkripcija turpinās C: vispār nav proteīna sintēzes transkripcija terminē

  22. λfāga divi replikācijas veidi infekcija cI-represors λ fāga genoms baktērijas genoms lītiskā replikācija indukcija lizogēnā replikācija λ fāga paaudze

  23. λ fāga ģenētiskā karte DNS replikācijas proteīni rekombināciju proteīni līzes proteīni izšķelšana integrācija galvas preteīni astes proteīni

  24. λ fāga labējā un kreisā virziena transkripcijas promoteri lītiskā replikācija lizogēnā replikācija

  25. λ fāga promoteru PR un PRM sīkstruktūra cI mRNS cro mRNS

  26. λ fāga cI-represora kooperatīvā saistība ar operātoru

  27. λ fāga cI-represora un cro-represora darbība cI-represors lizogēnais cikls RNS polimerāze cro-represors lītiskais cikls RNS polimerāze

  28. λ fāga kreisās un labējās transkripcijas kooperatīva represija

  29. λ fāga cI-represora nestabilitāte nodrošina regulācijas iespēju RNS polimerāze

  30. λ fāga lītiskā replikācijas cikla represija un lizogēnijas nostabilizēšanās cII represora saistības vieta cII represora saistības vieta cII represora saistības vieta

  31. Eikariotu gēnu ekspresijas kontroles līmeņi KODOLS CITOPLAZMA neaktīva mRNS mRNS degradācijas kontrole RNS transkripts DNS mRNS mRNS transkripcija kontrole RNS nobriešanas kontrole mRNS transporta un lokalizācijas kontrole proteīna aktivitātes kontrole translācijas kontrole neaktīvi proteīni proteīni

  32. Gēnu regulācijas sekvences dažādos organismos promoters RNS transkripts regulācijas sekvence baktērija raugs cilvēks

  33. Tipiska eikariotu gēna ekspresijas kontroles rajons vispārīgie transkripcijas faktori RNS polimerāze II gēna regulācijas proteīni gēna regulācijas proteīni GĒNS X regulācijas sekvence atstarpe (speisers) promoters RNS transkripts gēna X ekspresijas kontroles rajons

  34. Gēna transkripcijas aktivācija no attāluma RNS polimerāze slēgtā kompleksa sastāvā Elektronu mikroskopija promoters aktivātors (enhansers) RNS polimerāzes atvērtais komplekss

  35. Gēnu regulācijas proteīni uz DNS veido vairākkomponentu kompleksus gēnu regulācijas proteīni korepresors koaktivātors aktivē represē koaktivātors koaktivātors aktivē aktivē

  36. Hromatīna struktūras izmaiņas aktivē transkripciju A B promoters promoters aktivātors aktivātors hromatīna pārkārtošanas komplekss histona acetilāze histona anetilēšana pārkārtots hromatīns transkripcijas komplekss piesaistās pie promotera transkripcijas komplekss piesaistās pie promotera

  37. Eikariotu mRNS degradācijas divi ceļi netranslējamā sekvence Cap kodējošā sekvence poli-A saīsināšana LĒNI Cap nošķelšana un 5’→3’ degradācija 3’→5’ degradācija ĀTRI endonuklēāzes šķelšanas vieta šķelšana ar endonukleāzi Cap nošķelšana un 5’→3’ degradācija 3’→5’ degradācija ĀTRI

  38. Gēnu regulācijas proteīnu nevienmērīgs sadalījums drozofilas agrīnā embrionālajā šūnā (scincītija) Šajā stadijā dudzskaitlīgi kodoli izvietoti kopējā citoplazmā gar šūnas membrānu. Regulācijas proteīni lokalizēti tikai attiecīgo šūnu kodolos. (priekšējā daļa) (pakaļējā daļa)

  39. Drozofilas embrionālās attīstības gēna eve ekspresija notiek stigri noteiktās embrionālās šūnas segmentos – šaurās joslās 3. joslas modulis 2. joslas modulis 7. joslas modulis eve gēns lacZ gēns 2. joslas modulis eve gēna ekspresiju katrā no 7 joslām kontrolē savs regulācijas rajons, t.s. modulis, ko apstiprina 2. joslas moduļa aktivētā marķiera – lacZ gēna ekspresija tikai 2. joslas rajonā.

  40. eve gēna 2. joslas moduļa struktūra un regulācijas proteīni 2. joslas moduļa sīkstruktūra (480 bp) Krüppel proteīns un tā saistības vieta Bicoid proteīns un tā saistības vieta Giant proteīns un tā saistības vieta Hunchback proteīns un tā saistības vieta represē eve gēna ekspresiju aktivē eve gēna ekspresiju

  41. Regulācijas proteīnu, kas atbild par eve gēna ekspresiju 2. joslā, koncentrācija embrionālajā šūnā šeit izveidojas eve 2. josla proteīnu koncentrācija šūnā novietojums šūnā

  42. Gēna transkripciju un tās efektivitāti nosaka regulācijas elementu – aktivātoru un represoru koordinatīva darbība stipras aktivācijas proteīnu komplekss neitrāls regulācijas proteīnu komplekss stipras inhibīcijas proteīns speisers transkripcijas iniciācijas varbūtība vājas aktivācijas proteīnu komplekss

  43. Vienkāršots “gēnu pulkstenis”, izveidots laboratorijā C saistības vieta represors A A saistības vieta represors B ekspresijas pakāpe B saistības vieta laiks represors C

  44. Viens regulācijas proteīns var koordinēt dazādu gēnu ekspresiju hormons hormona receptors gēns 1 gēns 1 gēns 2 gēns 2 gēns 3 gēns 3 zemas efektivitātes ekspresija augstas efektivitātes ekspresija

  45. Embrionālā šūna AKTIVĒJAS REGULĀCIJAS PROTEĪNS KREISĀ PUSE šūnu dalīšanās LABĀ PUSE šūna A šūna B AKTIVĒJAS REGULĀCIJAS PROTEĪNS UN šūna C šūna D šūna E šūna F AKTIVĒJAS REGULĀCIJAS PROTEĪNS UN šūna G šūna H šūna I šūna J šūna K šūna L šūna M šūna N

  46. Kļūdaina ey gēna ekspresija neatbilstošas lokalizācijas šūnās šūnu grupa – acs priekšteči šūnu grupa – kājas priekšteči nenormālā kāja sarkanās šūnas ekspresē ey gēnu kūniņa muša acs struktūra uz kājas normāla muša muša, kurai ey gēns kļūdaini ekspresējies kājas priekšteča šūnās &

  47. Drozofilas acs attīstības regulācijas kaskāde signāls Centrālais regulācijas proteīns ir Ey, ko kodē ey gēns pozitīva atgriezeniskā saite acs attīstība

More Related