РУДН. Кафедра биологии и общей генетики Гигани Ольга Олеговна Лекция

1. РУДН. Кафедра биологии и общей генетики Гигани Ольга Олеговна Лекция Регуляция активности генов.

2. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВ (ПРОКАРИОТЫ) • мало регуляторных последовательностей • опероновая организация Оперон - группа функционально связанных между собой генов, контролрующих один метаболический путь и транскрибирующихся с общих промотора и оператора Ф.Жакоб, Ж.Моно, А.Львов, 1961 г.

3. ЛАКТОЗНЫЙ ОПЕРОН E.COLI +1 lacI – регуляторный ген P – промотор O –оператор lacZ – ген  - галактозидазы lacY –ген галактозидпермеазы lacA – ген тиогалактозидтрансацетилазы T – терминатор Репрессия и активация lac-оперона i P O Z Y A T

4. лактоза – индуктор, оперон – индуцибельный, катаболитный • необходимость АКТИВАЦИИLac-оперона (позитивный контроль) • САР-белок (catabolit-activating protein) + сАМР • аденилатциклаза (ATP → cAMP), ее активность ингибирует глюкоза

5. ТРИПТОФАНОВЫЙ ОПЕРОН E.COLI • E, D, C, B, A– гены ферментов синтеза триптофана • At–аттенюатор • биосинтезирующий оперон • репрессия конечным продуктом, триптофан - корепрессор +1 i P O At E D C B A T

6. Аттенуация транскрипции trp-оперона 3 1 2 4 TTTT 5’ 3’ последовательность лидерного пептида транскрипция, начало трансляции 3 2 5’ 3 4 UUUU низкий уровень триптофана 5’ высокий уровень триптофана идея -

7. стрептолидигин – блокирует элонгацию транскрипции • актиномицин D – противоопухолевый препарат, фунгицид, антибитотик, угнетает вирусы (в т.ч. у эукариот) • рифампицин – блокирует инициацию транскрипции (и репликацию)

8. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВ (ЭУКАРИОТЫ) • Осуществляется на разных уровнях: • транскрипция • процессинг РНК • транспортировка РНК в цитоплазму • отбор мРНК для трансляции • фолдинг

9. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВ (ЭУКАРИОТЫ) Регуляторные элементы транс - цис - универсальныебелковые факторы ТАТА-бокс,специфические (активаторы СААТ-бокс и др.энхансерыирепрессоры) сайленсеры

10. ФАКТОРЫ ТРАНСКРИПЦИИ • обычно имеют два функциональных домена: ДНК-связывающий (связывается с последовательностью ДНК) и транс-активирующий (взаимодействует с белками) • три основных типа ДНК-связывающих доменов– хорошо соединяются с большой бороздкой ДНК • спираль-виток-спираль (есть и у прокариот) • цинковый палец • лейциновая молния

11. ЭНХАНСЕР • это последовательность нуклеотидов, содержащая сайты связывания активаторов транскрипции, в т.ч. с факторами транскрипции • способен осуществлять регуляторное действие на промотор на больших расстояниях от него (более 60 т.п.н.) • независим от ориентации по отношению к промоторам и от расположения относительно регулируемого гена • инсулятор

12. САЙЛЕНСЕР • последовательность ДНК, с которой связываются белки-репрессоры (факторы транскрипции), что приводит к понижению или к полной супрессии синтеза РНК. • может находиться на расстоянии до 2500 пар нуклеотидов от промотора.

13. идея - http://biology.kenyon.edu/courses/biol114/Chap10/Chap10.html

14. РЕГУЛЯЦИЯ С УЧАСТИЕМ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ • половые гормоны, гормоны надпочечников, витамин D • гормон-респонсивные элементы (HRE), действуют аналогично энхансерам и сайленсерам, могут быть в составе энхансера и промотора

15. Метилирование нуклеотидов и гистонов метилирование по остаткам С приводит к изменению структуры хроматина и тормозит транскрипцию Ацетилирование гистонов приводит к разрыхлению хроматина и активации генов «нуклеосомный код»

16. РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ(посттранскрипционныйсайленсинг)РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ(посттранскрипционныйсайленсинг) Э. Файр, К. Меллоу, 2006 Нобелевская премия микроРНК, siРНК (small interfering) Механизм подавления экспрессии генов с помощью этих РНК - РНК интерференция (РНК-сайленсинг) Подавление экспрессии вирусного генетического материала и генов мобильных генетических элементов, возможный способ борьбы со СПИДом и онкозаболеваниями

17. РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ RISC (RNA-inducedsilencingcomplex) или siRNP (smallinterferingribonucleoproteinparticle) - комплекс, осуществляющий деградацию мРНК, содержит siRNA , образованные в результате активности DIСER DIСER – РНКаза, разрезает дцРНК на микроРНК. 21-23 п.н. хеликаза, нуклеаза

18. дцРНК Dicer мРНК siРНК RISC нуклеаза геликаза мРНК нуклеаза геликазная активность + мРНК нуклеазная активность нуклеаза

19. РЕГУЛЯЦИЯ С ПОМОЩЬЮРНК-ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ (RIBOSWITCHERS) • обнаружены в 2002 году Рональдом Брейкером • последовательности нуклеотидов, которые сразу после транскрипции сворачиваются в трехмерные структуры на основе принципа комплементарности • состоит из двух функциональных частей: • высоко избирательный и чувствительный рецептор, который способен связываться с какой-то строго определенной молекулой • собственно переключатель • при связывании рецептора со «своей» молекулой, переключатель меняет свою пространственную конфигурациюизменение активности гена • ключевой молекулой, которая приводит в действие РНК-переключатель, часто является вещество, производимое белком, ген которого этим переключателем регулируется • РНК-переключатели широко распространены у бактерий, архей и эукариот. Наиболее разнообразны у бактерий

20. РНК-переключатели