РЕГУЛЯЦИЯ БИОСИНТЕЗА БЕЛКОВ У ЭУКАРИОТ

В организме человека имеется более 200 различных типов клеток, существенно различающихся по структуре и функциям, хотя количество и структура ДНК в них практически одинаковы. Разный набор и количество белков в дифференцированных клетках разных типов возникает благодаря существованию:

1. механизмов, которые сохраняют стабильную репрессию транскрипции одних генов и прочтение (экспрессию) других на протяжении всей жизни клетки и даже многих ее регенераций, причем в разных тканях стабильной репрессии подвергаются разные гены

2. адаптивной регуляции, обеспечивающей приспособление организма к меняющимся условиям внутренней и внешней среды

На определенных стадиях дифференцировки от гамет до взрослого состояния все гены молекулы ДНК в разные периоды времени и в определенной последовательности экспрессируются. Однако в ядрах дифференцированных клеток хроматин приобретает такую укладку, что остается небольшое число генов способных транскрибироваться. Различают гетерохроматин, в котором ДНК не доступна для транскрипции и эухроматин,имеющий более рыхлую укладку и способный связывать РНК-полимеразу. В области эухроматина на ДНК расположены транскрибируемые гены.

В эукариотических клетках набор и количество белков могут регулироваться на разных уровнях реализации генетической информации в фенотипическую.

Процесс реализации генетической информации регулируется на этапах:

1. транскрипции

2. посттранскрипционных модификаций

3. транспорта мРНК из ядра в цитоплазму

4. продолжительности жизни мРНК

5. трансляции

6. посттрансляционных превращений полипептидных цепей

7. продолжительности жизни белка

Важнейшим этапом, определяющим набор и количество белков в клетке, является транскрипция. У эукариот большинство транскрибируемых генов кодируют белки, которые обеспечивают жизнеспособность клеток. Гены, которые участвуют в биологическом окислении, синтезе АТФ, построении мембран и нуклеиновых кислот. На ДНК имеются короткие специфические последовательности, которые обеспечивают регуляцию экспрессии генов, именно к ним и присоединяются регуляторные белки.

Если присоединение белков к регуляторному участку ДНК увеличивает скорость транскрипции, то этот участок называют энхансером, а если замедляет транскрипцию, то его называют сайленсером.

1. регуляторные участки ДНК

2. регуляторныек белки

3. белки-коактиваторы

4. РНК-полимеразный комплекс

Индукторами или корепрессорами, стимулирующими присоединение регуляторных белков к ДНК, могут быть гормоны, ионы металлов, субстраты или продукты метаболических путей.

У белков-регуляторов имеется 3 важнейших участка:

· Участок, по которому белки взаимодействуют с энхансерами или сайленсерами

· Участок, к которому присоединяются индукторы или корепрессоры

· Участок, взаимодействующий с белками-посредниками или транскрипционными факторами и изменяющий сродство промотора к РНК-полимеразе

Пример: стероидные гормоны кортизол, альдостерон легко проходят плазматическую мембрану и в цитозоле клеток-мишеней присоединяются к белку-рецептору. Образуется комплекс, который проходит ядерную мембрану и связывается с регуляторным участком определенного гена. При присоединении к к энхансеру, изменение конформаци ДНК вызывает индукцию транскрипции.