Регуляция синтеза адаптивных белков у прокариот

Схема регуляции синтеза белков у прокариот была предложена французскими учеными Жакобом и Мано в 1961 году на основании экспериментов с кишечной палочкой, выращиваемой на качественно различной питательной среде. Авторы пришли к выводу , что регуляция скорости синтеза белка основана на регуляции транскрипции, которая достигается за счет взаимодействия регуляторных белков с оператором. Регуляторный белок в активной форме может блокировать оператор и прекращать транскрипцию. Регуляторные белки кодируются геном-регулятором, который может быть удален от регулируемого транскриптона. Постулировано наличие двух систем, регулирующих транскрипцию.

1.Репресибельная система характеризуется изначально неактивным белком репрессором, который не может взаимодействовать с оператором транскриптона и поэтому транскрипция не нарушается. Происходит образование первичного транскрипта, его процессинг с образованием матриц, используемых для трансляции полипептидных цепей. Переход белка-репрессора в активное состояние возможен при условии его взаимодействия с корепрессором. Активный белок-репрессор в результате присоединения к оператору будет блокировать транскрипцию и тем самым тормозить трансляцию полипептидных цепей.

1.Индуцибельная система характеризуется изначально активным белком -регулятором, который взаимодействует с оператором транскриптона и блокирует транскрипцию, синтез белка прекращается. Синтез белка может возобновиться при условии взаимодействия белка-регулятора с индуктором , в результате которого изменяется конформация белка—регулятора таким образом, что последний оказывается не способным удерживаться на операторе. Оператор освобождается и становится возможной транскрипция, образование матриц и их трансляция.

В роли индуктора или корепрессора могут выступать метаболиты или гормоны.

Рис 3.6 Регуляция синтеза бела у прокариот а) репресибельная система,

б) индуцибельная система

Регуляция синтеза белка у эукариот имеет некоторые особенности связанные с тем, генетический материал этих клеток заключен в ядре, геном имеет более сложную структуру, существуют специализированные клетки. Вследствие этого регуляция синтеза белков у эукариот осуществляется не только на уровне транскрипции, но на других этапах синтеза белка.

1. Транскрипционный уровень

2. Посттранскрипционный уровень

а) процессинг РНК

б) транспорт различных видов РНК из ядра в цитоплазму

в) регуляция времени существования мРНК в цитоплазме

3. Трансляционный уровень

а) на уровне инициации трансляции

б) на уровне элонгации

в) на уровне терминации

4. Пострансляционный уровень

3.18 Иммуноглобулины - особенности структуры и синтеза, функции.

Иммунитет является одной из сторожевых систем гомеостаза, поддерживающей постоянство антигенного состава организма.

Иммуноглобулины (антитела) это специфические белки, синтез которых стимулируется после поступления в организм антигена или образования аутоантигена. Антитела обладают способностью специфически взаимодействовать с антигеном и инициировать его разрушение.

Антигены - вещества, которые несут признаки генетической чужеродности и вызывают развитие специфических иммунологических реакций. Антигенные свойства могут проявлять нуклеиновые кислоты, сложные липиды, гормоны, лекарства и другие вещества. Наименьшая молекулярная масса веществ, против которых удалось получить антитела составляет около 1000 Да (олигопептид, содержащий более 8 аминокислотных остатков. Антигены могут синтезироваться в организме человека. Такие антигены являются причиной развития аутоиммунных заболеваний.

Структура иммуноглобулинов.

Известно 5 классов иммуноглобулинов: Jg J, Jg М, Jg А, Jg Д, Jg Е.

Иммуноглобулины различных классов обладают сходной субъединичной структурой,

1) в их состав входят субъединицы двух видов - тяжелые (Н-) и легкие (L-) цепи

2) каждый класс Jg характеризуется специфическим составом тяжелых цепей, которые обозначаются соответствующими буквами греческого алфавита - a, m, d, s.,g

3) наличие углеводной компоненты, удельный вес которой колеблется от 2 до 12%. Она представлена гексозо и гекзозаминосодержащими олигосахаридами, которыми присоединены к тяжелым цепям. Углеводные простетические группы определяют скорость разрушения молекулы иммуноглобулина.

4) в состав каждого класса Jg входят легкие цепи, обозначаемые греческими буквами к и l.

Jg отличаются друг от друга вариабельными участками, которые расположены со стороны N - концов тяжелых и легких цепей. Именно вариабельные участки формируют антигенсвязывающие центры иммуноглобулинов.

С-концевые участки Н и L - цепей являются константными (постоянными). Тяжелые и легкие цепи соединяются друг с другом с помощью дисульфидных мостиков

Антигенсвязывающий центр вариабельные участки

N N

N

N -S-S- -S-S-

легкие цепи

-- S – S--

константные тяжелые цепи

участки углеводы

- --S—S---

С

C C

Особенности синтеза Jg

По современным представлениям, иммунная система способна отличить друг от друга около миллиона различных антигенов. Иммуноглобулины кодируются большим числом мини-генов (субгенов) разделенных не кодирующими последовательностями. Исходно разобщенные мини-гены, кодирующие разные части цепей иммуноглобулинов, соединяются между собой на уровне ДНК в процессе развития В-лимфоцитов. В эмбриональных лимфоцитах содержится много сотен субгенов, перетасовка которых приводит к формированию полного гена, кодирующего определенный иммуноглобулин. Синтез иммуноглобулинов осуществляется в лимфоцитах. Каждый клон лимфоцитов, насчитывающий несколько десятков клеток, синтезирует лишь определенный иммуноглобулин. Синтез Jg осуществляется в соответствии с общими закономерностями синтеза белков. Н и L - цепи синтезируются раздельно. Соединение L с Н - цепью осуществляется еще до завершения синтеза последней. Затем две пары объединяются и присоединяется углеводная компонента.