Informacije

Jedinica IV: Regulacija ekspresije gena - Biologija

Jedinica IV: Regulacija ekspresije gena - Biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Regulacija je kontrolirana ekspresija genskih funkcija. To se može učiniti na mnogo načina, ali se oni mogu grupisati u dvije klase. Nivo aktivnosti enzima može se regulisati nekovalentnom ili kovalentnom modifikacijom proteina. Količina proteina se takođe može regulisati. Ova posljednja klasa regulacije može se izvršiti u bilo kojem koraku na putu ekspresije gena ili tokom prometa proteina. Za mnoge (možda većinu) gena, glavni nivo regulacije ekspresije je transkripcija, a četvrti dio ovog kursa će se prvenstveno fokusirati na to. Međutim, kontrola nakon transkripcije je također važna u mnogim genima, o čemu će također biti riječi.

  • 15: Pozitivna i negativna kontrola ekspresije gena
    Operaon je skup koordinirano reguliranih gena. Uključuje strukturne gene (generalno kodirajuće enzime), regulatorne gene (kodiraju, npr. aktivatore ili represore) i regulatorna mjesta (kao što su promotori i operateri).
    • 15.E: Pozitivna i negativna kontrola ekspresije gena (Vježbe)
  • 16: Regulacija transkripcije putem efekata na RNA polimeraze
    • 16.E: Regulacija transkripcije djelovanjem na RNA polimeraze (vježbe)
  • 17: Regulacija transkripcije bakteriofaga lambda
  • 18: Regulacija transkripcije nakon inicijacije
    Iako se čini da je regulacija inicijacije transkripcije dominantan faktor u kontroli ekspresije mnogih gena, važnost regulacije nakon inicijacije postaje sve bolje cijenjena u sve većem broju i raznovrsnosti sistema.
    • 18.E: Regulacija transkripcije nakon inicijacije (vježbe)
  • 19: Regulacija transkripcije kod eukariota
    Različiti aktivni geni mogu se transkribovati različitim brzinama, prvenstveno određenim razlikama u brzini inicijacije. Ovo na kraju proizvodi karakteristično obilje svake mRNA, u rasponu od vrlo visokog do vrlo niskog.
    • 19.E: Regulacija transkripcije kod eukariota (vježbe)
  • 20: Regulacija transkripcije putem promjena hromatina
    Hromatin, a ne gola DNK, je supstrat za transkripciju, replikaciju, rekombinaciju, popravku i kondenzaciju tokom mitoze i mejoze. Stoga će stepen zbijanja hromatina u različitim stanjima uticati na sposobnost transkripcionih faktora, polimeraza, enzima za popravku i mašinerije za rekombinaciju da pristupe ovom supstratu. Otvoreniji, pristupačniji kromatin je povezan s većom transkripcijskom aktivnošću.
    • 20.E: Regulacija transkripcije putem promjena hromatina (vježbe)

Jedinica IV: Regulacija ekspresije gena - Biologija

C2006/F2402 '14 PREDMET PREDAVANJA # 12

(c) 20 14 Dr. Deborah Mowshowitz, Columbia University, New York, NY . Posljednje ažurirano 3.4.2014. 15:24

PP-ovi prikazani na početku časa ("Koliko je ljudi mrtvo?") se objavljuju na kursevima.
Nakon jutarnjeg predavanja izvršena je korekcija terminologije u dijelu IV-B - promjene su označene plavom bojom.

I. Ukupna regulacija ekspresije eukariotskih gena -- Šta treba učiniti da se napravi više ili manje proteina? Drugačiji protein? Koji koraci se mogu regulisati?

O. Ako ćelije prave različite proteine, kako se to kontroliše? Ako dvije eukariotske ćelije (iz istog višećelijskog organizma) stvaraju različite proteine, po čemu je (obično) različito između njih?

primjeri: Pileće ćelije jajovoda stvaraju ovalbumin - pileći RBC stvaraju globin*
Ljudske ćelije jetre stvaraju transferin - ljudski prekursori eritrocita čine globin

*Napomena: Pileći eritrociti, za razliku od ljudskih, imaju jezgra

Pitanje: Po čemu se razlikuju dvije vrste pilećih ćelija? Ili dvije vrste ljudskih ćelija?

1 . Da li je DNK drugačiji? (Ne, osim u ćelijama imunog sistema i gametama.)

2. Da li je stanje hromatina drugačije? (Da -- vidi eksperiment opisan na RP 5 ili Becker 23-24 (23-17).)

3. Da li je mRNA drugačija? (Da).

Posljedica -- cDNK biblioteke. cDNK = komplementarna DNK = napravljena DNK in vitro enzimima (uključujući reverznu transkriptazu), iz šablona mRNA. Pošto je mRNA različita u različitim tkivima, možete dobiti tkivno specifične sekvence iz biblioteke cDNK. (cDNK biblioteka = zbirka svih cDNK iz određenog tipa ćelije.) DNK iz svakog tipa ćelije je ista mRNA i stoga cDNK nije. Vidi Becker sl. 23-19 (23-20).

Za problem sa bibliotekama DNK i cDNK, pogledajte 14A-6.

4. Zašto je mRNA drugačija?

a. Transkripcija je obično drugačija. Vidi bilješke o prošlom času. Samo odabrani geni se transkribiraju u svakom tipu ćelije, a RNK iz tih gena se obrađuje kako bi se napravila mRNA. (Za eksperiment koji to pokazuje, pogledajte sliku 23-18 (23-19) u Beckeru.)

b. Obrada može biti različita: Spajanje i obrada istih primarnih transkripata mogu biti različiti (u različitim ćelijama ili u različito vrijeme). Različite mRNA (i stoga proteini) mogu se proizvesti iz istog transkripta alternativnim spajanjem i/ili dodavanjem poli A. Detalji i primjer u nastavku i na materijalima 12-A i 12-B).

B. Kako se može kontrolirati količina sintetiziranog proteina? Ako ćelija proizvodi više ili manje proteina, koji korak(i) su regulirani?

1. Kod prokariota (za poređenje) -- proces relativno jednostavan.

a. Većina regulacija kod transkripcije.

b. Prijevod u istom odjeljku kao i prijevod transkripcije slijedi automatski.

c. Većina mRNA ima kratak poluživot.

2. Kod eukariota -- Ekspresija gena ima mnogo više koraka i komplikacija nego kod prokariota -- više dodatnih tačaka regulacije -- ne samo kod transkripcije. Vidi Becker sl. 23-10 (23-11) ili Sadava sl. 16,7 (16,13).

a. Transkripcija je glavna tačka kontrole, ali su i drugi koraci često regulisani.

b. Transkripcija i prijevod se odvijaju u odvojenim odjeljcima. Prijevod ne slijedi automatski.

(1). 2. Transkript se mora obraditi (ograničeno, spojeno, poliadenilirano, itd.) -- bilo koji od ovih koraka se može regulisati i postoji više od jednog načina za obradu većine primarnih transkripata. (Primjer ispod.)

(2). mRNA se mora transportovati u citoplazmu.

(3). Prijevod se može regulirati (nezavisno od transkripcije) -- može kontrolirati upotrebu i/ili sudbinu mRNA, a ne samo opskrbu mRNA. Za bilo koju određenu mRNA, može regulirati 1 ili oboje od sljedećeg:

(a). Stopa inicijacije -- može kontrolirati koliko često se ribozomi vežu i započinju translaciju.

(b). Stopa degradacije -- može kontrolisati poluživot mRNA.

c. Različite eukariotske mRNA imaju različite poluživote. Neke mRNA su dugovječne, a neke imaju vrlo kratak poluživot.

d. Proteini moraju stići na svoje pravo odredište (nukleus, mitohondrije, ER, itd.) -- kako ovo funkcioniše obrađeno je u prethodnim predavanjima.

C. Kada se protein napravi, kako se reguliše aktivnost proteina? Postoji više načina post-translacione regulacije. Detalji ispod.

II. Obrada transkripata eukariotske mRNA Kada transkripcija započne, šta je potrebno da se dobije funkcionalna eukariotska mRNA? Svi potrebni detalji su uključeni ovdje i na brošuri, ali o spajanju se raspravljalo u prošlom semestru i bit će obrađeno samo ukratko na času.

A. Kape i poli A -- Vidi materijal 12A.

Većina eukariotskih transkripata koji će se koristiti kao mRNA moraju biti modificirani na oba kraja (kao i spojeni) prije nego što se mogu transportirati u citoplazmu i koristiti za translaciju. "cap" se obično dodaje na kraj od 5', a "poly A rep" na kraju od 3'. Vidi Sadava 14.9 (14.10). Koraci koji su uključeni su prikazani na brošuri 12A. (Brojevi ispod odgovaraju koracima na brošuri.)

1 Početak transkripcije.

a. Početak: Početak transkripcije obično je označen savijenom strelicom.

b. Simboli: Uokvirene oblasti DNK = egzoni obična DNK između njih = intron.

a. Šta je kapa? Modifikovano G se dodaje na 5' kraj transkripta ubrzo nakon početka transkripcije, dok se transkript još pravi.

b. Kako se dodaje kapa? G se dodaje "unazad", tako da postoji veza od 5' do 5'. (Za znatiželjnike: Struktura kapice i kako je ona povezana sa transkriptom prikazana je u vašim tekstovima, pogledajte sl. Becker sl. 21-17 (21-18.)

c. Simboli: Kapa je na brošuri predstavljena kao popunjen krug.

3 Transkripcija se nastavlja do ili malo dalje od kraja gena ili transkripcione jedinice.

a. Fiksno zaustavljanje? Možda nema fiksnog zaustavljanja za transkripciju kod eukariota (za proizvodnju većine mRNA) dodavanje poli A (vidi dolje) može odrediti tačan 3' kraj transkripta.

b. Poli A: Većina, ali ne sve mRNA eukariota, sadrži poli A.

c. podsjetnik: kod eukariota proizvodnju rRNA i tRNA vrše različite RNA polimeraze koje imaju donekle različita svojstva. ove RNK nemaju poli A. (Za detalje pogledajte tekstove.)

4 & 5. Poliadenilacija. Vidi Becker sl. 21-18 (21-19).

a. Šta je poliA rep? Poli A rep -- niz A dugih nekoliko stotina -- dodaje se na 3' kraj RNK.

b. Rast poliA repa: Rast je 5' do 3' koristeći ATP, enzim i odvajanje pirofosfata kao i obično. Ne koristi se šablon.

c. Redoslijed dodavanja: Sekvenca AAUAAA je signal odgovarajućem enzimu da presiječe transkript malo nizvodno i doda niz A. (Nizvodno = u smjeru 3' na mRNA ili osjetilnom lancu.)

d. Šta nije kodirano u DNK? A na kraju 3' i G na kapici nisu kodirani u DNK šablona.

e. Tajming: Na hendoutu cijepanje transkripta = korak 4 dodavanje poli A = korak 5. Ova dva koraka mogu se pojaviti istovremeno.

f. Može postojati više od jedne moguće lokacije za dodavanje poli A. Stoga 3' kraj mRNA može varirati. Primjer se razmatra u nastavku.

6. Postavite za spajanje. Ništa se nije dogodilo sa RNK u koraku 6 osim što je označena da ukazuje na egzone i introne (tako da možemo objasniti spajanje).

a. Tajming: U trenutku kada se transkript oslobodi iz DNK, on ​​već ima kapu na kraju od 5' i poli A rep na kraju od 3'. Ova RNK - modificirana na oba kraja, ali nije spojena - obično se naziva primarni transkript ili pre-mRNA. Vidi Becker sl. 21-20 (21-22).

b. terminologija: Neki tekstovi govore o nemodificiranoj RNK kao o primarnom transkriptu, ali takvo stanje zapravo ne postoji, budući da se pre-mRNA modificira prije nego što se oslobodi iz DNK.

c. RNA je sada spremna za spajanje (koraci 7-9 na materijalu). Napomena: Spajanje može početi prije dodavanja poliA, vidi dolje.

B. Spajanje eukariotske mRNA -- Pregled iz prošlog semestra (neće svi detalji biti pokriveni na času)

1. Tipična slika gena sa intronima i egzonima (za referencu) . Slika ispod prikazuje dio osjetilnog lanca DNK koji uključuje gen sa 3 egzona i 2 introna. (Slika na brošuri ima 2 egzona i jedan intron.) Konvencije:

Slika na brošuri prikazuje dvolančanu DNK, ali geni su često prikazani kao na slici ispod, sa samo osjetnim lancem koji je zapravo nacrtan.

Transkripcija bi počela na 5' (lijevom) kraju eksona 1 i išla na desno.

Važne karakteristike introna: tačka grananja, 5' mesto spajanja (takođe se naziva mesto donora) i 3' mesto spajanja (takođe zvano akceptorsko mesto). Oni su prikazani samo za prvi intron. Vidi takođe sl. 21-20 (21-22) u Beckeru ili Sadavi sl. 14.10 (14.11).

Terminologija: "mjesto donora i akceptora" opisuju spajanje sa stanovišta egzona "5' i 3' mjesto spajanja" opisuju ga sa stanovišta introna.

Takođe imajte na umu da region levo od eksona 1 NIJE intron – nije deo gena. On je dio razmaknice između ovog gena i prethodnog.


2. Detalji spajanja -- Vidi donji deo brošure 12A

a. Opće karakteristike

(1). Spajanje svakog introna odvija se u 3 koraka (pogledajte materijal, koraci 7-9). U svakom koraku, dijelovi transkripta se drže na mjestu pomoću spliceosoma. Koraci se ponavljaju za spajanje svakog introna - mnoge RNK imaju mnogo introna. Detalji su u nastavku.

(2). TerminologijaSpoj spoja na 5' kraju introna naziva se 5' ili mjesto donora, a spoj spoja na 3' kraju introna naziva se 3' ili akceptorsko mjesto.

b. Koraci spajanja. Pogledajte materijal 12A na dnu. Vidi takođe Becker sl. 21-22 (21-24) ili Sadava 14.10 (14.11). Sve korake katalizira spliceosom, na sljedeći način:

(1) Korak 7 -- RNK transkript formira petlju za uklanjanje introna.

(2). Korak 8 -- Izrežite na 5' kraju introna

(a). 5' mjesto spajanja (donorsko mjesto) je cijepano

(b). labav kraj introna (5' kraj introna) se vezuje za tačku grane u sredini introna, formirajući strukturu u obliku larijata.

(3). Korak 9 -- spajanje egzona

(a). Donorsko mjesto 5' veže se za 3' akceptorsko mjesto, spajajući dva egzona i oslobađajući intron u obliku larijata.

(b). Larijat će se razgraditi, a nukleotidi će se reciklirati.

(c). RNK koja sadrži egzone (bez introna) će biti transportovana u citoplazmu i prevedena.

c. Napomena: Prokarioti nemaju introne i nemaju mašineriju potrebnu za njihovo uklanjanje.

3. Da li se egzoni i translirani regioni poklapaju? Pogledajte dijagram na dnu 12A. Recenzija iz prošlog semestra:

  • Eksoni uključuju neprevedene 5' i 3' regije, kao i translirane regije.

  • Egzoni i regioni koji kodiraju aminokiseline se ne poklapaju, jer u mRNA postoje dodatni neprevedeni dijelovi.

  • Regioni egzona i mRNA se poklapaju.

b. Eksoni nisu = sekvence koje kodiraju proteine , kako neki tekstovi impliciraju. (Dijagram na Sadava sl. 14.8 (14.7) je netačan.) Eksoni uključuju sekvence koje kodiraju proteine, ali takođe uključuju sekvence (UTR) koje su predstavljene u mRNA, ali ne kodiraju za aminokiseline. (Sadava dijagrami nemaju UTR.)

(1). Lideri. Na 5' kraju mRNA nalazi se 5' neprevedena regija (UTR) ili lider prije početka translacije (prije prvog AUG). DNK koja kodira ovu regiju se transkribuje, a RNK se ne spaja, ali ovaj region mRNA nije preveden. 5' UTR je kodiran u jednom ili više egzona.

( 2). Prikolice. Na 3' kraju mRNA nalazi se 3' UTR ili prikolica koja je iza stop kodona. DNK koja kodira ovu regiju se transkribuje, a RNK se ne spaja, ali ovaj region mRNA nije preveden. 3'UTR je kodiran u jednom ili više egzona.


III. Regulacija kod spajanja -- Rezultati alternativne obrade

O. Postoje dva načina da dobijete kolekciju sličnih proteina

1. Genske porodice -- višestruki, slični geni postoje zbog dupliciranja i divergencije gena. Primjer: globinski geni čine porodicu. Različiti članovi porodice kodiraju za mioglobin, beta-lance, alfa-lance, delta-lance, itd. Druge porodice gena uključuju porodice GLUT, SGLT i IF (intermedijarni filament).

2. Alternativno spajanje ili obrada (vidi dolje) -- samo jedan gen, ali primarni transkript spojen na više načina. Primjeri: fibronektin, rastvorljiva i membranski vezana antitijela.

B. Genom protiv proteoma -- Možete dobiti mnogo različitih mRNA iz jednog gena procesima navedenim u nastavku. Stoga broj mogućih proteina (proteoma) znatno premašuje broj mogućih gena (genom). Procesi koji proizvode različite mRNA:

1. Početak transkripcije na različitim mjestima

2. Završetak transkripcije (dodavanje poli A) u različitim tačkama

3. Spajanje različitih delova primarnog transkripta -- alternativno spajanje. Vidi Becker sl. 21-23 (21-25). Ono što se smatra 'intronom' ili 'egzonom' može varirati u zavisnosti od načina na koji je primarni transkript spojen.

C. Primjer alternativne obrade -- Proizvodnja antitela (imunogloblina) u B ćelijama. Vidi materijal 12B i Becker sl. 23-30 (21-31) -- kako dobiti ili rastvorljivo ili membranski vezano antitelo iz alternativne obrade istog transkripta. (Pogledajte Sadava sl. 16.22 za još jedan primjer.)

1. Antitijelo može biti vezano za membranu ili izlučeno. Sudbina antitijela zavisi od toga da li peptid ima hidrofobnu sekvencu blizu jednog kraja ili ne. Hidrofobna sekvenca može usidriti protein u membrani - postaje transmembranska (TM) sekvenca.

a. Ako Ab ima potencijalnu TM sekvencu : Hidrofobna sekcija se zaključava u membranu ER kako se stvara protein. Vezikule pupolje sa ER i protein putuje kroz ćeliju kao deo vezikule. Protein ostaje u membrani vezikula. Kada se vezikula spoji sa plazma membranom, Ab ostaje u membrani.

b. Ako Ab nema TM : Ab ulazi u lumen ER kako se stvara protein. Vezikule pupolje sa ER, a protein završava u lumenu vezikule. Kada se vezikula spoji sa plazma membranom, izlučuje se Ab.

2. Gen ima dva alternativna poliA adicijska mjesta. Koji se koristi određuje konačnu lokaciju proteina.

a. Opcija 1: Ako se koristi poli A adicijsko mjesto #1 (na početku 'introna 4'), protein ne sadrži TM sekvencu hidrofobnog potencijala i protein se izlučuje. (Napomena: 'intron 4' je spojen u opciji 2, ali početak 'introna 4' je uključen u mRNA u opciji 1.)

b. Opcija 2: Ako se koristi drugo poli A adicijsko mjesto (na kraju eksona 6), protein sadrži hidrofobnu sekvencu kodiranu egzonima 5 i 6, koja postaje TM sekvenca, a protein ostaje u plazma membrani.

c. terminologija: Poli A adicijsko mjesto #1 se obično smatra u intronu jer se može spojiti (u opciji 2). Alternativno, može se smatrati produžetkom egzona #4 (u opciji 1).

3. mRNA se može spojiti i/ili dodati poli A na dva alternativna načina. Lokacija proteina (antitijela) ovisi o tome da li se prvo spajanje introna 4 ili poli A. Oba procesa (spajanje i dodavanje poliA) odvijaju se istovremeno. Ili

a. Enzimi koji dodaju poli A dospiju tamo prije spliceosoma. U tom slučaju, poli A se dodaje na mjesto #1 blizu kraja egzona 4, a ostatak introna 4 (i ostatak gena) se nikada ne transkribira, ili

b. Spoljasom prvi stiže tamo . U tom slučaju, Intron 4 se transkribuje i spaja prije nego što se može dodati poli A. (U ovom slučaju, poli A se dodaje na kraju eksona 6 umjesto toga.)

4. Zašto su potrebna 2 oblika antitela?

a. Oblik antitijela vezanog za membranu: Služi kao receptor za antigen = zamka za otkrivanje kada je antigen prisutan. Vezivanje antigena (liganda) za antitelo (receptor) služi kao okidač za početak lučenja antitela.

b. Izlučeni (rastvorljivi) oblik: Deluje kao efektor - obavlja glavnu funkciju imunog sistema - vezuje se za rastvorljivi antigen u telesnim tečnostima i pokreće uništavanje antigena na više načina.

Da biste pregledali alternativno spajanje regulacije i pojačala, pokušajte sa problemima 4-13 i 4-14.

IV. Regulativa kod prevođenja.

A. Kako kontrolisati brzinu prijevoda? U principu:

1. Može regulisati poluživot mRNA (kontrolna stopa degradacije).

a. Kod prokariota većina mRNK ima kratak 1/2 život, kod eukariota to nije nužno tako.

b.Različite eukariotske mRNK imaju vrlo različite poluživote.

2. Može da reguliše brzinu početka prevođenja (kontrolišite koliko efikasno počinje prevođenje).

B. Neki poznati primjeri regulacije prevođenja. (Principi su važniji od detalja, ali dijagrami su na brošuri 12C da bi se lakše bilježilo.)

  • Funkcija: Feritin je intracelularni protein koji skladišti višak željeza. (Transferin i njegov receptor su razmatrani u odeljku o RME.)
  • Sve u svemu: Regulatorni sistem je sličan indukciji/represiji, ali regulatorni protein utiče na translaciju, a ne na transkripciju.
  • Ovo je još jedan primjer koordinatne kontrole. Ovdje postoji jedan trans-djelujući faktor (regulatorni protein), ali obje mRNA imaju istu cis sekvencu.
  • Vidi Becker, sl. 23-31 & 23-32 (23-33 & 23-34) ako vas zanimaju detalji.

*Pitanje o kojem treba razmisliti: Regulatorni protein se vezuje za mRNA za protein B na 5' kraju (blokirajuća inicijacija) i za mRNA za protein A na 3' kraju (blokiranje degradacije), kao što je prikazano na brošuri 12C. S obzirom na gornju informaciju, koji je protein A, a koji protein B? Koji je feritin, a koji receptor za transferin? Svoj odgovor možete provjeriti u Beckeru ili koristeći ovaj dijagram.

  • U nedostatku hema dolazi do inhibicije, a translacija je blokirana. Nije proizveden globin.
  • Heme blokira inhibiciju. Dakle, u prisustvu hema translacija se nastavlja. Heme oslobađa blokadu u prijevodu i stvara se globin.

2. Upotreba regulatorne RNA -- RNA interferencija (RNAi)

a. Transakcioni faktori mogu biti RNK . Nisu svi regulatorni faktori proteini – neki su kratke RNK. (One su obično izvedene iz dvolančane RNK -- Vidi Beckerove slike. 23-33 & 23-34 (23-35 & 23-36.)

b. Kako kratka RNK utiče na translaciju?

(1). Inhibicija (uobičajeni slučaj): Mala RNK se vezuje za mRNA → Formiranje dvolančane RNK. Ovo pokreće degradaciju i/ili inhibiciju translacije mRNA.

(2). Stimulacija: Neki nedavni slučajevi su otkriveni u kojima se mala RNK vezuje za mRNA i 'gore regulira' translaciju. Mehanizam do sada nepoznat.

c. Upotreba u Uredbi: Ćelije prirodno proizvode mikro-RNA koje se vezuju za mRNA i regulišu translaciju kao što je gore navedeno. Čini se da je upotreba kratkih regulatornih RNK ​​za blokiranje translacije važna tokom regulacije razvoja. Vidi Becker sl. 23-34 (23-36).

d. Koristite u laboratoriji kao alat: Zove se RNAi = RNA interferencija. Upotreba umjetno dodane kratke dvolančane (ds) RNK za blokiranje transkripcije * /prevođenje i isključivanje gena je vrlo česta pojava. (Vidi Becker sliku 23-33 [23-35].) Enzimi ćelije pretvaraju dodanu ds RNK u kratku jednolančanu RNK koja ometa translaciju i/ili transkripciju* kao u b. Isti efekat kao dodavanje antisens RNK (ali radi bolje). Fire & Mello je 2006. dobio Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu za otkriće RNAi.

* Koncentrisali smo se na efekte RNAi na prevođenje. Međutim, neke kratke RNK mogu inhibirati transkripciju utječući na stanje hromatina - mogle bi stimulirati metilaciju histona i/ili DNK.

V. Post translaciona regulativa. Ne zaboravite: regulacija se dešava i nakon translacije -- nakon što su proteini napravljeni, njihova aktivnost se može modulirati, kao za EIF2 iznad. Mnogi primjeri postprijevodne modifikacije su se već pojavili, a o njima će se raspravljati kasnije. Evo sažetka (uglavnom recenzija):

A. Kovalentna modifikacija. Proteini se mogu kovalentno modificirati bilo reverzibilno ili trajno. Neki primjeri:

1. reverzibilno -- fosforilacijom i defosforilacijom acetilacijom & deacetilacijom, itd.

2. Nepovratno -- uklanjanjem N-terminalnog met., dodavanjem šećera -- glikozilacijom itd.

B. Nekovalentna modifikacija. Proteini se mogu aktivirati ili inhibirati reverzibilnim nekovalentnim vezivanjem drugih faktora -- alosteričnih efektora malih molekula, drugih proteina kao što je kalmodulin (važan protein koji vezuje Ca 2+ o kojem će se kasnije raspravljati) itd.

C. Degradacija. Proteini se mogu selektivno uništiti ili 'prevrnuti'.

1. Poluživoti variraju. Nemaju svi proteini isti poluživot.

2. Značaj: Važan primjer porodice proteina koji svi imaju kratak poluživot = ciklini kontroliraju progresiju kroz ćelijski ciklus. Različiti ciklini kontroliraju prijelaze iz G1 u S, G2 u M itd. Ciklini se prave po potrebi i degradiraju odmah nakon upotrebe.

3. mRNA protiv proteina: Termin 'poluživot' može se odnositi na stabilnost mRNA ili stabilnost protein. I mRNA i proteini mogu imati kratak ili dug poluživot. Za cikline, i mRNA za proteine ​​i sami proteini (ciklini) se razgrađuju nakon upotrebe. Više o tome kada pokrijemo detalje ćelijskog ciklusa.

4. Uloga proteasoma: Većina ćelijskih proteina koji se razgrađuju označeni su višestrukim molekulima ubikvitina i razbijeni u proteazomima. (Becker, sl. 23-35 ili Sadava sl. 16.25 (16.24) ). Pogledajte bilješke predavanja 8 za više detalja o proteazomima.

D. Lokacija. Proteini se mogu aktivirati ili inhibirati promjenom lokacije. Na primjer, transporteri kao što je GLUT4 rade samo ako su pozicionirani u plazma membrani ako su sekvestrirani u vezikulama i nisu aktivni. Transport glukoze u ćeliju može se regulirati pomicanjem GLUT4 unutar i izvan membrane.


IV. Uvod u signalizaciju
(Poglavlje 7 Sadava, poglavlje 14 Beckera. Detaljne reference sljedeći put.)

A. Veliki problemi

1. Šta uključuje signalizacija?

a. Kako se poruke šalju iz jedne ćelije u drugu?
b. Kako se primaju signali?
c. Kako signali proizvode odgovor u ciljnoj ćeliji?

2. Kako nastaje transdukcija signala? Kako dolazi signal iz vaniproizvesti odgovor unutra ciljna ćelija?

a. Kako se signali prenose kroz membrane?
b. Kako se postiže pojačanje signala?

3. Zašto se mučiti sa signalizacijom? čemu služi?

a. To je potrebno kako bi se događaji u višećelijskom organizmu mogli koordinirati.
b. Nije dovoljno regulisati šta jedna ćelija radi!

B. Uobičajena metoda -- jedna ćelija luči signalne molekule koji se vezuju za receptor na (ili unutar) ciljne ćelije → amplifikacija → veliki efekat u ciljnoj ćeliji. Vrste pojačanja:

1. Otvaranje jonskih kanala -- otvaranje nekoliko (ligandom zatvorenih kanala) pokreće otvaranje više (naponski ograničeni kanali), što uzrokuje veliku promjenu u koncentraciji jona i aktivnosti proteina.

2. Kaskade modifikacija -- na primjer, dodavanje fosfata enzimima koji su kinaze ili fosfataze, njihovo aktiviranje, tako da modificiraju više proteina, i tako dalje.

3. Utječe na transkripciju i/ili prijevod -- stvaraju više ciljnog proteina.

C. Kako klasificirati signalne molekule

1. Po vrsti ćelije koja ih čini i/ili ciljanoj lokaciji. Odakle dolaze signali i kuda idu? (endokrini, parakrini, itd. -- o tome sljedeći put.)

2. Po hemijskim svojstvima -- hidrofobni (topivi u lipidima) ili hidrofilni (topivi u vodi)?

Sljedeći put: Detalji o signalizaciji: signali, receptori, načini pojačanja i transdukcija


Jedinica IV: Regulacija ekspresije gena - Biologija

Ekspresija gena se odnosi na proces u više koraka koji na kraju rezultira proizvodnjom funkcionalnog genskog proizvoda, bilo ribonukleinske kiseline (RNA) ili proteina. Prvi korak u ekspresiji gena, upotreba deoksiribonukleinske kiseline (DNK) za sintezu RNK (transkripcija), primarno je mjesto regulacije i kod prokariota i kod eukariota. Kod eukariota, međutim, ekspresija gena takođe uključuje opsežne posttranskripcione i posttranslacione procese, kao i radnje koje utiču na pristup određenim regionima DNK. Svaki od ovih koraka može se regulirati kako bi se osigurala dodatna kontrola nad vrstama i količinama funkcionalnih proizvoda koji se proizvode.

Nisu svi geni regulisani. Na primjer, geni opisani kao konstitutivni kodiraju proizvode potrebne za osnovne ćelijske funkcije i tako se kontinuirano eksprimiraju. Oni su takođe poznati kao geni za "kućno održavanje". Regulisani geni se, međutim, eksprimiraju samo pod određenim uslovima. Mogu biti izražene u svim ćelijama ili samo u podskupu ćelija, na primer, hepatocitima. Sposobnost regulacije ekspresije gena (odnosno da se odredi da li će, koliko i kada će se proizvoditi određeni genski proizvodi) daje ćeliji kontrolu nad strukturom i funkcijom. To je osnova za staničnu diferencijaciju, morfogenezu i prilagodljivost svakog organizma. Kontrolu ekspresije gena najbolje razumiju kod prokariota, ali mnoge teme se ponavljaju kod eukariota. Slika 32.1 navodi neke uobičajene strategije koje se koriste u regulaciji gena.

Slika 32.1 Kontrola ekspresije gena. mRNA = glasna RNK.

II. REGULATORNE SEKVENCIJE I MOLEKULE

Regulacija transkripcije, početni korak u ekspresiji svih gena, kontrolira se regulatornim sekvencama DNK, obično ugrađenim u nekodirajuće regije genoma. Interakcija između ovih segmenata DNK i regulatornih molekula, kao što su faktori transkripcije, može uključiti ili potisnuti transkripcionu mašineriju, utičući na vrste i količine proizvoda koji se proizvode. Ove DNK sekvence koje flankiraju gen se nazivaju cis delujućim jer utiču na ekspresiju gena samo na istom hromozomu (videti str. 423). Trans-djelujući faktor je sam regulatorni molekul, koji može proći (difuzirati) kroz ćeliju od mjesta sinteze do mjesta vezanja DNK (Slika 32.2). Na primjer, faktor transkripcije proteina (trans-djelujući molekul) koji regulira gen na hromozomu 6 mogao je i sam biti proizveden iz gena na hromozomu 11. Vezivanje proteina za DNK je kroz strukturne motive kao što je cink prst (Slika 32.3), leucinski rajsferšlus, ili helix-turn-helix u proteinu. [Napomena: Neki trans-djelujući faktori mogu negativno utjecati na ekspresiju gena.]

Slika 32.2 Cis-djelujući elementi i trans-djelujući molekuli. mRNA = glasna RNK Pol II = RNA polimeraza II.

III. REGULACIJA EKSPRESIJE PROKARIOTSKIH GENA

Kod prokariota kao npr Escherichia coli (E. coli), regulacija ekspresije gena se javlja prvenstveno na nivou transkripcije i, općenito, posredovana je vezivanjem trans-djelujućih proteina za cis-djelujuće regulatorne elemente na njihovom pojedinačnom molekulu DNK (hromozomu). [Napomena: Regulisanje prvog koraka u ekspresiji gena je efikasan pristup, pod uslovom da se energija ne gubi na stvaranje nepotrebnih genskih proizvoda.] Kontrola transkripcije kod prokariota može uključivati ​​inicijaciju ili prerano okončanje transkripcije.

A. Transkripcija glasničke RNK iz bakterijskih operona

Kod bakterija, strukturni geni koji kodiraju proteine ​​uključene u određeni metabolički put često se nalaze uzastopno grupirani na hromozomu zajedno sa cis-djelujućim regulatornim elementima koji određuju transkripciju ovih gena. Proizvod transkripcije je jedna policistronska glasnička RNK (mRNA) (vidi str. 418). Geni su, dakle, koordinirano kontrolirani (to jest, uključeni ili isključeni kao jedinica). Cijeli ovaj paket se naziva operon.

B. Uloga operatora u prokariotskoj transkripciji

Prokariotski operoni sadrže operator, segment DNK koji reguliše aktivnost strukturnih gena operona. Ako operater nije vezan molekulom represora, RNA polimeraza prelazi preko operatera i stiže do gena koji kodiraju proteine ​​koje transkribuje u mRNA. Ako je molekul represora vezan za operatera, polimeraza je blokiran i ne proizvodi mRNA. Dokle god je represor vezan za operatera, proteini se ne stvaraju. Međutim, kada je prisutan molekul induktora, on se veže za represor, uzrokujući da represor mijenja oblik tako da više ne vezuje operatera. Kada se to dogodi, RNA polimeraza može nastaviti sa transkripcijom. Jedan od najbolje shvaćenih primjera je inducibilni laktozni operon E. coli što ilustruje i pozitivnu i negativnu regulaciju (Slika 32.4).

C. Laktoza operon

Laktoza (lac) operon sadrži gene koji kodiraju tri proteina uključena u katabolizam disaharida laktoze: lacZ genski kodovi za &beta-galaktozidaza, koji hidrolizira laktozu u galaktozu i glukozu lacYgenski kodovi za a permease, što olakšava kretanje laktoze u ćeliju i lacA genski kodovi za tiogalaktozid transacetilaze, koji acetilira laktozu. [Napomena: fiziološka funkcija ove acetilacije je nepoznata.] Svi ovi proteini se maksimalno proizvode samo kada je laktoza dostupna ćeliji, a glukoza nije. [Napomena: Bakterije koriste glukozu, ako je dostupna, kao gorivo, a ne bilo koji drugi šećer.] Regulatorni dio operona je uzvodno od tri strukturna gena i sastoji se od promotorske regije gdje RNA polimeraza vezuje i dva dodatna mjesta, mjesto operatora (O) i CAP mjesto, gdje se vezuju regulatorni proteini. The lacZ, lacY, i lacA geni se eksprimiraju samo kada je O mjesto prazno, a CAP mjesto je vezano kompleksom cikličkog adenozin monofosfata ([cAMP] vidi str. 94) i proteina aktivatora katabolita (CAP), koji se ponekad naziva cAMP regulatorni protein (CRP ). Regulatorni gen, tj lacI gen, kodira protein represor (trans-djelujući faktor) koji se vezuje za O mjesto sa visokim afinitetom. [Napomena: The lacI gen ima svoj promotor.]

Slika 32.3 Cink (Zn) prst je čest motiv u proteinima koji vezuju DNK. Cys = cistein His = histidin.

Slika 32.4 Laktoza operon E. coli. *[Napomena: Čak i kada je operon isključen potiskivanjem katabolita, represor se privremeno odvaja od operatora sporom brzinom, omogućavajući vrlo nizak nivo ekspresije. Sinteza nekoliko molekula permease (i &beta-galaktozidaza) omogućava organizmu da brzo reaguje ako glukoza postane nedostupna.] CAP = protein aktivator katabolita cAMP = ciklična adenozin monofosfatna mRNA = glasna RNK.

1. Kada je dostupna samo glukoza: U ovom slučaju, lac operon je potisnut (isključen). Represija je posredovana vezivanjem proteina represora preko motiva helix-turn-helix (Slika 32.5) na lokaciju operatera, koja je nizvodno od regiona promotora (vidi Slika 32.4A). Vezivanje represora ometa napredak RNA polimeraza i blokira transkripciju strukturnih gena. Ovo je primjer negativne regulative.

2. Kada je dostupna samo laktoza: U ovom slučaju, lac operon je induciran (maksimalno izražen ili uključen). Mala količina laktoze se pretvara u izomer, alolaktozu. Ovo jedinjenje je induktor koji se vezuje za protein represora, menjajući njegovu konformaciju tako da se više ne može vezati za operatera. U nedostatku glukoze, adenilil ciklaza je aktivan i dovoljne količine cAMP se stvaraju i vezuju za CAP protein. CAMP-CAP trans-djelujući kompleks se vezuje za CAP mjesto, uzrokujući RNA polimeraza za efikasnije pokretanje transkripcije na mjestu promotora (vidi Slika 32.4B). Ovo je primjer pozitivne regulative. Transkript je jedna policistronska mRNA molekula koja sadrži tri seta startnih i stop kodona. Prevođenje mRNA proizvodi tri proteina koji omogućavaju da se laktoza koristi za proizvodnju energije u ćeliji. [Napomena: Za razliku od inducibilnog lacZ, lacY, i lacA gena, čija je ekspresija regulisana, tj lacI gen je konstitutivan. Njegov genski proizvod, protein represor, uvijek je napravljen i aktivan je osim ako nije prisutan induktor.]

3. Kada su i glukoza i laktoza dostupni: U ovom slučaju, transkripcija lac operona je zanemarljiva, čak i ako je laktoza prisutna u visokoj koncentraciji. Adenylyl cyclase se inhibira u prisustvu glukoze (proces poznat kao represija katabolita) tako da se ne formira cAMP-CAP kompleks, a CAP mjesto ostaje prazno. RNA polimeraza stoga nije u stanju da efikasno pokrene transkripciju, iako represor možda nije vezan za region operatera. Shodno tome, tri strukturna gena operona nisu izražena (vidi Slika 32.4C).

Slika 32.5 Helix-turn-helix motiv proteina lac represora.

D. Triptofan operon

Triptofan (trp) operon sadrži pet strukturnih gena koji kodiraju enzime potrebne za sintezu aminokiseline, triptofana. Kao i kod lac operona, trp operon je podložan negativnoj kontroli. Međutim, za represivni trp operon, negativna kontrola uključuje sam Trp koji se vezuje za protein represora i olakšava vezivanje represora za operatora: Trp je korepresor. Budući da potiskivanje od strane Trp nije uvijek potpuna, za razliku od lac operona, trp operon je također reguliran procesom poznatim kao atenuacija. Sa slabljenjem, transkripcija se pokreće, ali se prekida mnogo prije završetka (Slika 32.6). Ako je Trp u izobilju, inicijacija transkripcije koja je izbjegla potiskivanje Trp-om je oslabljena (zaustavljena) formiranjem na 5'-kraju mRNA strukture ukosnice (stabljika-petlja) poput one koja se vidi u rho nezavisnom terminaciji (vidi str. 421 ). [Napomena: Transkripcija i translacija su vremenski povezani u prokariotima (vidi str. 438), i, stoga, slabljenje također rezultira stvaranjem skraćenog, nefunkcionalnog peptidnog proizvoda koji se brzo razgrađuje.] Ako Trp postane oskudan, eksprimira se operon . 5'-kraj mRNA sadrži dva susjedna kodona za Trp. Nedostatak Trp uzrokuje zaustavljanje ribosoma na ovim kodonima, pokrivajući regije mRNA potrebne za formiranje ukosnice za slabljenje. Ovo sprečava slabljenje i omogućava nastavak transkripcije.

Slika 32.6 Slabljenje transkripcije trp operona kada je triptofana u izobilju. mRNA = glasna RNK.

Transkripcijska atenuacija može se dogoditi kod prokariota jer translacija mRNA počinje prije nego što je njena sinteza završena. Ovo se ne događa kod eukariota jer prisustvo membranom vezanog jezgra prostorno i vremenski razdvaja transkripciju i translaciju.

E. Koordinacija transkripcije i translacije kod prokariota

Dok je transkripcijska regulacija proizvodnje mRNA primarna u bakterijama, regulacija na razini ribosomske RNK (rRNA) i sinteza proteina također se javlja i igra važnu ulogu u sposobnosti mikroba da se prilagode stresu iz okoline.

1. Strogi odgovor: E. coli ima sedam operona koji sintetiziraju rRNA potrebnu za sastavljanje ribosoma, a svaki je reguliran kao odgovor na promjene u uvjetima okoline. Regulacija kao odgovor na gladovanje aminokiselinama poznata je kao strogi odgovor. Vezivanje nenabijene transferne RNK (tRNA) za A mjesto ribozoma (vidi str. 436) pokreće niz događaja koji dovode do proizvodnje polifosforiliranog guanozina, ppGpp.Sintezu ovog neobičnog derivata gvanozin difosfata (GDP) katalizira strog faktor (RelA), enzim fizički povezan sa ribosomima. Povišeni nivoi ppGpp rezultiraju inhibicijom sinteze rRNA (Slika 32.7). [Napomena: Osim rRNA, sinteza tRNA i neke sinteze mRNA (na primjer, za ribosomske proteine) su također inhibirane. Međutim, sinteza mRNA za enzime potrebne za biosintezu aminokiselina nije inhibirana. Čini se da ppGpp mijenja odabir promotora korištenjem različitih sigma faktora za RNA polimeraza (vidi str.419.)

Slika 32.7 Regulacija transkripcije strogim odgovorom na gladovanje aminokiselinama. S = Svedberg jedinica.

2. Regulatorni ribosomski proteini: Operaoni za ribosomske proteine ​​(r-proteini) mogu biti inhibirani viškom njihovih vlastitih proteinskih proizvoda. Za svaki operon, jedan specifični r-protein funkcionira u potiskivanju translacije policistronske mRNA iz tog operona (Slika 32.8). R-protein to čini vezivanjem za Shine-Dalgarno (SD) sekvencu koja se nalazi na mRNA neposredno uzvodno od prvog inicijalnog AUG kodona (vidi str. 439) i djeluje kao fizička prepreka vezivanju male ribosomske podjedinice za SD sekvenca. Tako jedan r-protein inhibira sintezu svih r-proteina operona. Ovaj isti r-protein se takođe vezuje za rRNA i sa većim afinitetom nego za mRNA. Ako koncentracija rRNA padne, r-protein je tada dostupan da veže sopstvenu mRNA i inhibira njenu translaciju. Ova koordinirana regulacija održava sintezu r-proteina u ravnoteži sa transkripcijom rRNA, tako da je svaki prisutan u odgovarajućim količinama za formiranje ribozoma.

Slika 32.8 Regulacija translacije viškom ribosomskih proteina. mRNA = glasna RNK rRNA = ribosomalna RNK r-protein = ribosomalni protein.

IV. REGULACIJA EUKARIOTSKE EKSPRESIJE GENA

Veći stepen složenosti eukariotskih genoma, kao i prisustvo nuklearne membrane, iziskuje širi spektar regulatornih procesa. Kao i kod prokariota, primarno mjesto regulacije je na nivou transkripcije. Opet se vidi tema trans-djelovanja molekula koji se vezuju za cis-djelujuće elemente. Međutim, operoni se generalno ne nalaze kod eukariota, koji moraju koristiti alternativne strategije kako bi riješili problem kako da koordiniraju regulaciju svih gena potrebnih za određeni odgovor. Kod eukariota, ekspresija gena je također regulirana na više nivoa osim transkripcije. Na primjer, glavni načini posttranskripcione regulacije na nivou mRNA su alternativno spajanje mRNA, kontrola stabilnosti mRNA i kontrola translacione efikasnosti. Dodatna regulacija na nivou proteina odvija se putem mehanizama koji moduliraju stabilnost, procesiranje ili ciljanje proteina.

Slika 32.9 Kombinatorna kontrola transkripcije.

A. Trans-djelujući molekuli

Specifični faktori transkripcije su trans-djelujući DNK-vezujući proteini koji funkcionišu kao aktivatori transkripcije. Imaju najmanje dva vezujuća domena: domen za vezivanje DNK i domen za aktivaciju transkripcije. Domen koji se vezuje za DNK sadrži specifične strukturne motive, kao što su cinkovi prsti (vidi str. 450), koji vezuju konsenzus sekvence u DNK. Domen aktivacije transkripcije regrutuje druge proteine, kao što su generalni faktori transkripcije ([GTFs] vidi str.423) i koaktivatori (na primjer, histon acetiltransferaze [Šeširi] vidi str. 422). Oni olakšavaju formiranje kompleksa za inicijaciju transkripcije (RNA polimeraza II plus GTF-ovi) na promoteru i na taj način aktiviraju transkripciju (Slika 32.9). Regulacija se postiže formiranjem multiproteinskog kompleksa vezanog za DNK, pri čemu interakcije protein-protein i protein-DNK kontroliraju sklapanje kompleksa. Iako aktivacioni domeni regrutuju različite proteine, specifični efekat bilo kog od njih zavisi od proteinskog sastava kompleksa. Ovo je poznato kao kombinatorna kontrola. [Napomena: DNK-vezujući proteini takođe mogu inhibirati transkripciju.]

B. Regulatorni elementi koji djeluju u cis

Potreba za koordinacijom regulacije grupe gena za izazivanje određenog odgovora je od ključnog značaja za višećelijske organizme uključujući ljude. Osnovna tema se ponavlja iznova: protein se vezuje za regulatorni konsenzus element na svakom od gena u grupi i koordinirano utiče na ekspresiju tih gena, čak i ako se nalaze na različitim hromozomima. Na primjer, elementi hormonskog odgovora (HRE) su cis-djelujuće DNK sekvence koje vezuju trans-djelujuće proteinske faktore i regulišu ekspresiju gena kao odgovor na hormonske signale. Općenito, hormoni se vezuju ili za intracelularne receptore (steroidni hormoni su primjer, vidi str. 240) ili za receptore na površini ćelije (peptidni hormon glukagon je primjer, vidi str. 314).

Slika 32.10 Regulacija transkripcije intracelularnim receptorima steroidnih hormona. GRE = element odgovora na glukokortikoid (primjer elementa hormonskog odgovora) GR = glukokortikoidni receptor.

1. Regulatorni signali posredovani intracelularnim receptorima: Članovi superfamilije nuklearnih receptora, koja uključuje steroidne hormone (glukokortikoide, mineralokortikoide, androgene i estrogene), vitamin D, retinoičnu kiselinu i receptore hormona štitnjače, svi direktno utječu na ekspresiju gena funkcionirajući kao specifični faktori transkripcije. Ovi receptori, dakle, sadrže DNK-vezujući domen i aktivacioni domen. Oni takođe sadrže domen koji se vezuje za ligand. Na primjer, steroidni hormoni kao što je kortizol (glukokortikoid) vezuju se za rastvorljive, unutarćelijske receptore na domeni koja veže ligand (Slika 32.10). Vezivanje uzrokuje konformacijsku promjenu u receptoru koji ga aktivira. Kompleks receptor-ligand ulazi u jezgro, dimerizira se i veže se preko motiva cinkovog prsta za nuklearnu DNK na regulatornom elementu koji djeluje na cis, elementu odgovora na glukokortikoid (GRE), primjeru HRE. Vezivanje omogućava regrutovanje koaktivatora u domenu aktivacije i rezultira povećanom ekspresijom gena koji reaguju na kortizol, od kojih je svaki pod kontrolom vlastitog GRE. Vezivanje kompleksa receptor-hormon za GRE omogućava koordinaciju ekspresije grupe ciljnih gena, čak i kada se ovi geni nalaze na različitim hromozomima. GRE se može nalaziti uzvodno ili nizvodno od gena koje regulira i može funkcionirati na velikim udaljenostima od tih gena. GRE, dakle, može funkcionirati kao pravi pojačivač (vidi str. 424). [Napomena: Ako su povezani sa korepresorima, kompleksi hormon-receptor inhibiraju transkripciju.]

2. Regulatorni signali posredovani receptorima na površini ćelije: Receptori na površini ćelije uključuju one za insulin, epinefrin i glukagon. Glukagon je, na primjer, peptidni hormon koji vezuje svoj receptor plazma membrane povezan sa G proteinom na ćelije koje reaguju na glukagon. Ovaj ekstracelularni signal se zatim prenosi u intracelularni cAMP (Slika 32.11 takođe vidi Slika 8.7 na str. 95), što može uticati na ekspresiju (i aktivnost) proteina protein kinaza A– posredovana fosforilacija. Kao odgovor na porast cAMP, trans-djelujući faktor (cAMP element odgovora – vezujući [CREB] protein) se fosforilira i aktivira. Aktivni CREB protein se veže preko leucinskog rajsferšlusa za regulatorni element koji djeluje na cis, element odgovora cAMP (CRE), što rezultira transkripcijom ciljnih gena sa CRE u njihovim promotorima. [Napomena: Geni za fosfoenolpiruvat karboksikinaza i glukoza 6-fosfataza, ključni enzimi glukoneogeneze (vidjeti str. 117), primjeri su gena koji su regulirani pomoću cAMP/CRE/CREB sistema.]

Slika 32.11 Regulacija transkripcije pomoću receptora koji se nalaze u ćelijskoj membrani. [Napomena: Cyclic AMP se aktivira protein kinaza A koji fosforiliše protein koji veže cAMP element odgovora (CREB).] CRE = cAMP element odgovora.

Slika 32.12 Alternativno spajanje specifično za tkivo proizvodi više srodnih proteina, ili izoforma, iz jednog gena.

C. Regulacija obradom glasničke RNK

Eukariotska mRNA prolazi kroz nekoliko modifikacija prije nego što se izveze iz jezgra u citoplazmu za korištenje u sintezi proteina (vidi str. 418). Pokrivanje na 5'-kraju, poliadenilacija na 3'-kraju i spajanje su suštinski procesi za proizvodnju funkcionalnog eukariotskog glasnika iz većine pre-mRNA (vidi str. 425), a varijacije u ovim događajima mogu uticati na ekspresiju gena. Osim toga, stabilnost glasnika također utiče na ekspresiju gena.

1. Izbor mjesta spajanja: Izoforme proteina specifične za tkivo mogu se napraviti od iste pre-mRNA kroz diferencijalnu kotranskripcionu obradu, posebno korištenjem alternativnih mjesta spajanja (Slika 32.12). Na primjer, tropomiozin (TM) je protein koji veže aktin filament koji regulira funkcije aktina u mišićnim i nemišićnim stanicama. Njena pre-mRNA podvrgava se tkivno-specifičnom diferencijalnom spajanju da bi se dobio određeni broj TM izoformi (vidi str. 427).

Preko 60% posto od otprilike 25.000 gena u ljudskom genomu prolazi kroz diferencijalno spajanje. Upotreba alternativnih mjesta početka poliadenilacije i transkripcije također se može vidjeti u mnogim genima. Ovo objašnjava, barem delimično, kako 25.000 gena može dovesti do stotina hiljada proteina.

2. Messenger RNA uređivanje: Čak i nakon što je mRNA potpuno obrađena, može proći kroz dodatnu posttranskripcijsku modifikaciju u kojoj se mijenja baza u mRNA. Ovo je poznato kao uređivanje RNA. Važan primjer kod ljudi javlja se sa transkriptom za apolipoprotein (apo) B, bitnu komponentu hilomikrona (vidi str. 228) i lipoproteina vrlo niske gustine ([VLDL] vidi str. 231). Apo B mRNA se stvara u jetri i tankom crijevu. Međutim, samo u crijevima, C ostatak u CAA kodonu za glutamin se deaminira u U, mijenjajući osjetni kodon u besmisleni ili stop kodon (UAA), kao što je prikazano u Slika 32.13. Ovo rezultira kraćim proteinom (apo B-48, koji predstavlja 48% poruke) koji se stvara u crijevima (i ugrađuje se u hilomikrone) nego što se stvara u jetri (apo B-100, pune dužine, ugrađen u VLDL) .

Slika 32.13 Uređivanje RNA apolipoproteina (apo) B u crijevima i stvaranje proteina apo B-48 potrebnog za sintezu hilomikrona. Gln = glutaminska mRNA = glasna RNK.

3. Stabilnost RNK glasnika: Koliko dugo mRNA ostaje u citosolu prije nego što se razgradi utječe na to koliko se proteinskog proizvoda može proizvesti iz nje. Regulacija metabolizma gvožđa i proces utišavanja gena RNA interferencije ilustruju važnost stabilnosti mRNA u regulaciji ekspresije gena.

a. Metabolizam gvožđa: Transferin je protein plazme koji prenosi željezo. Transferin se vezuje za receptore na površini ćelije (transferinske receptore [TfRs]) koji se internalizuju i obezbeđuju ćelijama, kao što su eritroblasti, gvožđe. mRNA za TfR ima nekoliko cis-djelujućih elemenata koji reagiraju na željezo (IRE) na svom 3-kraju. IRE imaju kratku strukturu stablo-petlje koja se može vezati trans-djelujućim regulatornim proteinima željeza ([IRPs] Slika 32.14). Kada je koncentracija gvožđa u ćeliji niska, IRP se vezuju za 3-IRE i stabilizuju mRNA za TfR, omogućavajući sintezu TfR. Kada su intracelularni nivoi gvožđa visoki, IRP se razgrađuju. Nedostatak IRP vezanih za mRNA ubrzava njeno uništenje, što rezultira smanjenom sintezom TfR. [Napomena: mRNA za apoferitin, intracelularni protein za skladištenje gvožđa, ima jedan IRE na svom 5'-kraju. Kada je nivo gvožđa u ćeliji nizak, IRP vezuju 5'-IRE i sprečavaju upotrebu mRNK, a stvara se manje apoferitina. Kada se gvožđe akumulira u ćeliji, IRP se razgrađuje, omogućavajući sintezu molekula apoferitina za skladištenje viška gvožđa. ALAS2, regulirani enzim sinteze hema (vidi str. 279) u eritroblastima, također sadrži 5-IRE.]

Slika 32.14 Regulacija sinteze transferinskih receptora (TfR). IRP = protein regulatora gvožđa. [Napomena: IRE se nalaze u 3' UTR (neprevedenom regionu) TfR mRNA.]

b. RNA interferencija: RNA interferencija (RNAi) je mehanizam utišavanja gena kroz smanjenu ekspresiju mRNA, bilo potiskivanjem translacije ili povećanom degradacijom. Smatra se da igra ključnu ulogu u takvim fundamentalnim procesima kao što su proliferacija, diferencijacija i apoptoza ćelija. RNAi je posredovan kratkim (

22 bp), nekodirajuće RNK zvane mikroRNA (miRNA), koje nastaju iz daleko dužih, genomski kodiranih nuklearnih transkripata, primarne miRNA (pri-miRNA) koje se u jezgru djelomično obrađuju u pre-miRNA od strane endonukleaza (Drosha) zatim transportuje u citoplazmu. Eto, an endonukleaza (Dicer) završava procesiranje i stvara kratku, dvolančanu miRNA. Jedan lanac (vodič ili antisense lanac) miRNA se povezuje sa citosolnim proteinskim kompleksom poznatim kao RNA-inducirani kompleks za utišavanje (RISC). Vodeći lanac se hibridizuje sa komplementarnom sekvencom na ciljnoj mRNA pune dužine, dovodeći RISC do mRNA. Ovo može dovesti do potiskivanja translacije mRNA ili njene degradacije od strane an endonukleasae (Argonaute/Ago/Slicer) RISC-a. Čini se da je stepen komplementarnosti odlučujući faktor (Slika 32.15). RNAi se također može pokrenuti dvolančanim kratkim interferirajućim RNK (siRNA) uvedenim u ćeliju iz egzogenih izvora. [Napomena: Kod kralježnjaka, funkcija siRNA koja može nastati iz endogenih izvora nije jasna.]

Slika 32.15 Biogeneza i djelovanje miRNA. [Napomena: Stepen komplementarnosti između ciljne glasničke RNK (mRNA) i mikroRNA (miRNA) određuje konačni ishod.] RISC = RNA-inducirani kompleks za utišavanje.

1) Terapeutika zasnovana na RNA interferenciji: Modulacija ekspresije gena pružanjem siRNA da pokrene RNAi ima ogroman terapeutski potencijal. Prvo kliničko ispitivanje terapije zasnovane na RNAi uključivalo je pacijente s neovaskularnim oblikom makularne degeneracije (AMD), vodećim oblikom sljepoće odraslih. Neovaskularni AMD se pokreće prekomjernom proizvodnjom vaskularnog endotelnog faktora rasta (VEGF), što dovodi do nicanja viška krvnih žila iza retine. Žile propuštaju, zamagljuju i često potpuno uništavaju vid (zbog toga, neovaskularni AMD se naziva i „vlažna“ makularna degeneracija). SiRNA dizajnirana da cilja mRNA VEGF-a i promovira njenu degradaciju prošla je klinička ispitivanja. Iako su znatni napori i resursi utrošeni da se razviju terapija zasnovana na RNAi, posebno za liječenje raka, nijedan proizvod nije prešao iz ispitivanja na tržište. Razvoj je ometen problemima ciljane isporuke i stabilnosti. Upotreba vektora nano veličine kao što su liposomi može eliminisati ove probleme. Istraživačke primjene RNAi, međutim, brzo su rasle.

4. Prijevod glasničke RNA: Regulacija ekspresije gena može se desiti i na nivou translacije. Jedan mehanizam kojim se reguliše translacija je fosforilacija eukariotskog faktora inicijacije translacije, eIF-2 (Slika 32.16). Fosforilacija eIF-2 inhibira njegovu funkciju i tako inhibira translaciju u koraku inicijacije (vidi str. 443). [Napomena: Fosforilacija eIF-2 sprečava njegovu reaktivaciju inhibirajući razmjenu GDP-GTP.] Fosforilaciju katalizira kinaze koji se aktiviraju kao odgovor na uslove okoline, kao što su gladovanje aminokiselinama, nedostatak hema u eritroblastima, prisustvo dvolančane RNK (signalizirajući virusnu infekciju) i akumulacija pogrešno savijenih proteina u grubom endoplazmatskom retikulumu.

Slika 32.16 Regulacija inicijacije translacije kod eukariota fosforilacijom eukariotskog faktora inicijacije translacije, eIF-2. RER = grubi endoplazmatski retikulum ADP = adenozin difosfat Pi = neorganski fosfat.

D. Regulacija kroz modifikacije DNK

Ekspresija gena kod eukariota je takođe pod uticajem dostupnosti DNK transkripcionom aparatu, količine DNK i rasporeda DNK. [Napomena: Lokalizovane tranzicije između B i Z oblika DNK (vidi str. 398) takođe mogu uticati na ekspresiju gena.]

1. Pristup DNK: Kod eukariota, DNK se nalazi u kompleksu sa histonskim i nehistonskim proteinima da bi se formirao hromatin (vidi str. 409). Transkripcijski aktivni, dekondenzirani hromatin (euhromatin) razlikuje se od kondenzovanijeg, neaktivnog oblika (heterohromatin) na više načina. Aktivni kromatin sadrži histonske proteine ​​koji su kovalentno modificirani na svojim amino terminalnim krajevima acetilacijom ili fosforilacijom (vidi str. 422 za raspravu o acetilaciji/deacetilaciji histona od strane histon acetiltransferaza i histon deacetilaze enzimi). Takve modifikacije smanjuju pozitivan naboj ovih osnovnih proteina, čime se smanjuje snaga njihove povezanosti s negativno nabijenom DNK. Ovo opušta nukleozom (vidi str. 409), omogućavajući faktorima transkripcije pristup određenim regionima na DNK. Nukleozomi se također mogu repozicionirati, što je proces koji zahtijeva ATP koji se zove remodeliranje hromatina. Još jedna razlika između transkripcijski aktivnog i neaktivnog hromatina je stepen metilacije citozinskih baza u regijama bogatim CG (CpG ostrva) u promotorskoj regiji mnogih gena. Metilacija je do metiltransferaze koji koriste S-adenozilmetionin kao donora metila (Slika 32.17). Transkripcijski aktivni geni su manje metilirani (hipometilirani) od svojih neaktivnih kolega, što sugerira da hipermetilacija DNK utišava ekspresiju gena. [Napomena: Modifikacija histona i metilacija DNK su epigenetski. To su nasljedne promjene u DNK koje mijenjaju ekspresiju gena bez mijenjanja bazne sekvence.]

Slika 32.17 Metilacija citozina u eukariotskoj DNK. SAM = S-adenozilmetionin SAH = S-adenozilhomocistein.

2. Količina DNK: Promjena broja kopija gena može utjecati na količinu proizvedenog genskog proizvoda. Povećanje broja kopija (amplifikacija gena) doprinijelo je povećanju genomske složenosti i još uvijek je normalan razvojni proces kod određenih vrsta nesisara. Međutim, kod sisara se kod nekih bolesti i kao odgovora na određene kemoterapeutske lijekove, kao što je metotreksat, inhibitor enzima, vidi pojačavanje gena. dihidrofolat reduktaza (DHFR), potreban za sintezu timidin trifosfata (TTP) u biosintetskom putu pirimidina (vidi str. 304). TTP je neophodan za sintezu DNK. Amplifikacija gena rezultira povećanjem broja DHFR gene i otpornost na lijek, što omogućava stvaranje TTP-a.

Slika 32.18 Preuređenje DNK u stvaranju imunoglobulina. V= varijabla D = raznolikost J = spajanje.

3. Raspored DNK: Proces kojim B limfociti proizvode imunoglobuline (antitijela) uključuje trajno preuređenje DNK u tim stanicama.Imunoglobulini (na primjer, IgG) se sastoje od dva laka i dva teška lanca, pri čemu svaki lanac sadrži regije varijabilne i konstantne sekvence aminokiselina. Varijabilna regija je rezultat somatske rekombinacije segmenata i unutar gena lakog i teškog lanca. Tokom razvoja B-limfocita, pojedinačni varijabilni (V), raznolikost (D) i spojeni (J) segmenti gena se spajaju kroz preuređenje gena kako bi se formirala jedinstvena varijabilna regija (Slika 32.18). Ovaj proces omogućava stvaranje 10 9 – 10 11 različitih imunoglobulina iz jednog gena, pružajući raznolikost potrebnu za prepoznavanje ogromnog broja antigena. [Napomena: Prelazak sa oblika vezanog za membranu na oblik koji se izlučuje imunoglobulina uključuje izbor poli-A mjesta (vidi str. 426).]

4. Mobilni DNK elementi: Transpozoni (Tns) su pokretni segmenti DNK koji se kreću na u suštini nasumičan način s jednog mjesta na drugo na istom ili drugom hromozomu. Kretanje je posredovano transposase, enzim koji kodira sam Tn. Kretanje može biti direktno, pri čemu transposase izrezuje i zatim ubacuje Tn na novo mjesto, ili replikativno, u kojem se Tn kopira, a kopija ubacuje na drugo mjesto dok original ostaje na mjestu. Kod eukariota, uključujući ljude, replikativna transpozicija često uključuje RNA intermedijer, u kom slučaju se Tn naziva retrotranspozon (vidi str. 408). Transpozicija je doprinijela strukturnim varijacijama u genomu, ali također ima potencijal da promijeni ekspresiju gena, pa čak i da izazove bolest. Iako je velika većina retrotranspozona u ljudskom genomu izgubila sposobnost kretanja, neki su još uvijek aktivni. Smatra se da je njihova transpozicija osnova za neke rijetke slučajeve hemofilije A i Duchenneove mišićne distrofije. [Napomena: Sve veći problem bakterija otpornih na antibiotike posljedica je, barem djelomično, razmjene plazmida među bakterijskim stanicama. Ako plazmidi sadrže Tns koji nosi gene otpornosti na antibiotike, bakterije primateljice dobivaju otpornost na jedan ili više antimikrobnih lijekova.]

V. SAŽETAK POGLAVLJA

Ekspresija gena rezultira proizvodnjom funkcionalnog genskog proizvoda (bilo RNK ili proteina) kroz procese replikacije, transkripcije i translacije (Slika 32.19). Geni može biti bilo koje konstitutivni (uvijek izraženi, kućni geni) ili regulisano (izražen samo pod određenim uslovima u svim ćelijama ili u podskupu ćelija). Sposobnost da se na odgovarajući način express (pozitivna regulativa) ili potisnuti (negativnu regulativu) geni su neophodni u svim organizmima. Regulativa ekspresije gena javlja se prvenstveno na nivou transkripcija u oba prokarioti i eukarioti a posreduje se putem vezivanje of trans-djelujući proteini u cis-djelujući regulatorne elemente na DNK. U eukariotiregulacija se dešava i kroz modifikacije DNK kao i kroz posttranskripcijski i posttranslacijski događaji. U prokarioti, kao što je E. coli, koordinatna regulacija gena čiji su proteinski proizvodi potrebni za određeni proces ostvaruje se kroz operoni (grupe gena sekvencijalno raspoređenih na hromozomu zajedno sa regulatornim elementima koji određuju njihovu transkripciju). The lac operon sadrži Z, Y, i A strukturni geni, čiji su proteinski proizvodi potrebni za katabolizam laktoze. Podliježe negativnoj i pozitivnoj regulativi. Kada glukoza je dostupna, the operon je potisnut vezivanjem represorski protein (proizvod od lacI gen) na operater, čime se sprječava transkripcija. Kada prisutna je samo laktoza, the indukuje se operon izomerom laktoze (alolaktoza) koji vezuje protein represora, sprečavajući ga da se veže za operatera. Osim toga, ciklički AMP vezuje protein aktivator katabolita (CAP), i kompleks vezuje DNK na CAP site. Ovo povećava efikasnost promotera i rezultira ekspresijom strukturnih gena kroz proizvodnju a policistronska glasnička RNA (mRNA). Kada oboje prisutni su glukoza i laktoza, glukoza sprečava stvaranje cAMP i transkripcija ovih gena je zanemariv. The trp operon sadrži gene potrebne za sintezu triptofana (Trp) i, kao i lac operon, reguliran je negativnu kontrolu. Za razliku od lac operona, jeste takođe regulisano prigušenjem, u kojem se sinteza mRNA koja je izbjegla represiju od strane Trp-a prekida prije završetka. Transkripcija of ribosomalni RNA i transfer RNK je selektivno inhibirano kod prokariota od strane strog odgovor do gladovanja aminokiselinama. Prevod je također stranica od regulacija prokariotskih gena: Višak ribosomskih proteina vezuje Shine-Dalgarno sekvencu na vlastitu policistronsku mRNA, sprječavajući ribozome da se vežu. Regulacija gena je složeniji kod eukariota. Operaoni tipično jesu nije tu, ali koordinatna regulacija transkripcija gena lociranih na različitim hromozomima može se postići putem vezivanje trans-djelujućih proteina za cis-djelujuće elemente. U višećelijskih organizama, hormoni mogu uzrokuju koordiniranu regulaciju, bilo kroz vezivanje od hormonski receptor-hormonski kompleks na DNK (kao kod steroidnih hormona) ili preko vezivanje proteina koji je aktiviran u odgovor drugom glasniku (kao kod glukagona). U svakom slučaju, vezivanje za DNK je posredovano kroz strukturne motive kao što su cink prst. Ko- i posttranskripciona regulacija se takođe vidi u eukarioti i uključuje izbor mjesta spajanja, izbor polyA lokacije, mRNA uređivanjei varijacije u stabilnost mRNA kao što se vidi kod sinteze receptora transferina i sa RNA interferencija. Regulacija na translacijskom nivou može biti uzrokovano fosforilacija i inhibicija faktora inicijacije eukariota, eIF-2. Ekspresija gena kod eukariota je također pod utjecajem dostupnosti DNK transkripcijskom aparatu, količine DNK i rasporeda DNK. Epigenetske promjene na histonske proteine ​​i DNK takođe utiču na ekspresiju gena.

Studijska pitanja

Odaberite jedan najbolji odgovor.

32.1 Koja od sljedećih mutacija će najvjerovatnije dovesti do smanjene ekspresije lac operona?

A. cya – (nije napravljena adenilil ciklaza)

B. i – (nije napravljen represorski protein)

C. O c (operater ne može da veže represorski protein)

D. Jedan koji rezultira funkcionalno poremećenim transportom glukoze

Tačan odgovor = A. U nedostatku glukoze, adenilil ciklaza stvara ciklički AMP, koji formira kompleks sa proteinom aktivatorom katabolita (CAP). Kompleks cAMP-CAP vezuje CAP mjesto na DNK, uzrokujući da se RNA polimeraza efikasnije veže za promotor lac operona, čime se povećava ekspresija operona. Sa cya – mutacijama, adenilil ciklaza se ne stvara, pa se operon ne može uključiti čak ni kada je glukoza odsutna, a laktoza prisutna. Odsustvo proteina represora ili smanjena sposobnost represora da veže operatora rezultira konstitutivnom (konstantnom) ekspresijom lac operona.

Slika 32.19 Sažetak ključnih koncepata za regulaciju ekspresije gena. GRE = element glukokortikoidnog odgovora ppGpp = polifosforilirani gvanozin r-protein = ribosomalni protein SD sekvenca = Shine-Dalgarno sekvenca RNAi = RNA interferencija eIF-2 = eukariotski inicijacijski faktor 2.

32.2 Šta je od sljedećeg najbolje opisati kao cis djelo?

A. Protein koji veže elemente cikličkog AMP odgovora

D. Nuklearni receptor hormona štitnjače

Tačan odgovor = B. Operator je dio same DNK, kao i cis djelovanje. Protein koji veže cAMP element odgovora, protein represor i protein nuklearnog receptora hormona štitnjače su molekuli koji prolaze do DNK, vezuju se i utječu na ekspresiju te DNK i tako djeluju.

32.3 Što je od sljedećeg osnova za crijevno specifičnu ekspresiju apolipoproteina B-48?

A. Preuređenje i gubitak DNK

C. Alternativno spajanje RNA

Tačan odgovor = D. Proizvodnja apolipoproteina (apo) B-48 u crijevima i apoB-100 u jetri rezultat je uređivanja RNK u crijevima, gdje se osjetilni kodon mijenja u besmisleni kodon posttranskripcijskom deaminacijom citozina u uracil. Preuređenje i transpozicija DNK, kao i RNA interferencija i alternativno spajanje, mijenjaju ekspresiju gena, ali nisu osnova apoB-48 tkivno specifične proizvodnje.

32.4 Što je od sljedećeg najvjerovatnije tačno za hemohromatozu, bolest akumulacije gvožđa?

A. mRNA za receptor transferina (TfR) se stabilizuje vezivanjem regulatornih proteina gvožđa za 3 elementa koja reaguju na gvožđe.

B. mRNA za receptor transferina nije vezana za regulatorne proteine ​​gvožđa i razgrađuje se.

C. mRNA za apoferitin nije vezana za regulatorne proteine ​​gvožđa na svom 5 elementu koji reaguje na gvožđe i translira se.

D. mRNA za apoferitin je vezana za regulatorne proteine ​​gvožđa i nije prevedena.

E. I B i C su tačni.

Tačan odgovor = E. Kada je nivo gvožđa u telu visok, kao što se vidi kod hemohromatoze, dolazi do povećane sinteze molekula za skladištenje gvožđa, apoferitina, i smanjene sinteze receptora transferina (TfR) koji posreduje u preuzimanju gvožđa u ćelijama. Ovi efekti su rezultat trans-djelovanja regulacijskih proteina željeza koji vezuju cis-djelujuće elemente koji reagiraju na željezo, što rezultira degradacijom mRNA za TfR i povećanom translacijom mRNA za apoferitin.

32.5 Pacijenti sa karcinomom dojke pozitivnim na estrogenske receptore (hormonski odgovornim) mogu se liječiti lijekom tamoksifenom, koji veže nuklearni receptor estrogena, a da ga ne aktivira. Što je od sljedećeg najlogičniji ishod primjene tamoksifena?

A. Povećana acetilacija gena koji reaguju na estrogen

B. Povećan rast ćelija raka dojke pozitivnih na estrogenski receptor

C. Povećana proizvodnja cikličnog AMP

D. Inhibicija estrogenskog operona

E. Inhibicija transkripcije gena koji reaguju na estrogen

Tačan odgovor = E. Tamoksifen se takmiči sa estrogenom za vezivanje za estrogenski nuklearni receptor. Tamoksifen ne uspeva da aktivira receptor, sprečavajući njegovo vezivanje za DNK sekvence koje pojačavaju ekspresiju gena koji reaguju na estrogen. Tamoksifen, zatim, blokira efekte ovih gena koji potiču rast i rezultira inhibicijom rasta ćelija raka dojke zavisnih od estrogena. Acetilacija povećava transkripciju opuštanjem nukleozoma. Ciklični AMP je regulatorni signal posredovan preko ćelijske površine, a ne od nuklearnih receptora. Ćelije sisara nemaju operone.

32.6 ZYA regija lac operona će biti maksimalno izražena ako:

A. Nivo cikličkog AMP je nizak.

B. Dostupne su i glukoza i laktoza.

C. može se formirati prigušna petlja.

D. CAP lokacija je zauzeta.

Tačan odgovor = D. Tek kada glukoza nestane, nivoi cikličkog AMP se povećavaju, kompleks cAMP-katabolit aktivator proteina (CAP) je vezan za CAP mjesto, a laktoza je dostupna, operon je maksimalno eksprimiran (induciran). Ako je glukoza prisutna, operon je isključen kao rezultat represije katabolita. Lac operon nije regulisan atenuacijom, mehanizmom za smanjenje transkripcije u nekim operonima kao što je operon triptofana.

32.7 Inaktivacija X hromozoma je proces kojim se jedan od dva X hromozoma kod ženki kondenzira i inaktivira kako bi se spriječila prekomjerna ekspresija X-vezanih gena. Šta bi najvjerovatnije bilo tačno o stepenu metilacije DNK i acetilacije histona na inaktiviranom X hromozomu?

Citozini u CG ostrvima bi bili hipermetilirani, a histonski proteini bi bili deacetilirani. Oba stanja su povezana sa smanjenom ekspresijom gena, i oba su važna u održavanju X inaktivacije.

Ako ste vlasnik autorskih prava nad bilo kojim materijalom koji se nalazi na našoj web stranici i namjeravate ga ukloniti, obratite se našem administratoru web lokacije radi odobrenja.


Molekularni mehanizmi u kontroli ekspresije gena

Molekularni mehanizmi u kontroli ekspresije gena dokumentuju radove sa ICN-UCLA konferencije o molekularnim mehanizmima u kontroli ekspresije gena, organizovane preko Instituta za molekularnu biologiju UCLA, održane u Kistonu, Kolorado, 21-26. marta 1976. godine. fokusiran na tri teme: djelovanje represora na specifične nukleotidne sekvence u DNK kako su DNK i histoni isprepleteni u eukariotskim hromozomima i na razvoj novih tehnika koje izgledaju za podizanje gena iz složenih genoma. Sveska sadrži 65 poglavlja organizovanih u devet delova. Radovi u I. dijelu ispituju organizaciju prokariotskih i eukariotskih hromozoma. Dio II predstavlja studije o interakciji RNK polimeraze i regulatornih molekula sa definisanim DNK lokacijama. Dijelovi III i IV fokusiraju se na RNA polimeraze eukariota i regulaciju transkripcije u eukariotskim sistemima. Dio V sadrži radove koji se bave sekvencama nukleinskih kiselina, transkripcijom i procesiranjem. Dio VI pokriva ćelijske aspekte u proučavanju ekspresije gena. Dio VII bavi se kloniranjem, dok je dio VIII posvećen genetskoj analizi kroz restrikciono mapiranje i molekularno kloniranje. Konačno, Deo IX rezimira nedavni napredak koji je izvešten na konferenciji i takođe ukazuje na neka od ograničenja koja se mogu postaviti prilikom tumačenja podataka.

Molekularni mehanizmi u kontroli ekspresije gena dokumentuju radove sa ICN-UCLA konferencije o molekularnim mehanizmima u kontroli ekspresije gena, organizovane preko Instituta za molekularnu biologiju UCLA, održane u Kistonu, Kolorado, 21-26. marta 1976. godine. fokusiran na tri teme: djelovanje represora na specifične nukleotidne sekvence u DNK kako su DNK i histoni isprepleteni u eukariotskim hromozomima i na razvoj novih tehnika koje izgledaju za podizanje gena iz složenih genoma. Sveska sadrži 65 poglavlja organizovanih u devet delova. Radovi u I. dijelu ispituju organizaciju prokariotskih i eukariotskih hromozoma. Dio II predstavlja studije o interakciji RNA polimeraze i regulatornih molekula sa definisanim DNK lokacijama. Dijelovi III i IV fokusiraju se na RNA polimeraze eukariota i regulaciju transkripcije u eukariotskim sistemima. Dio V sadrži radove koji se bave sekvencama nukleinskih kiselina, transkripcijom i procesiranjem. Dio VI pokriva ćelijske aspekte u proučavanju ekspresije gena. Dio VII bavi se kloniranjem, dok je dio VIII posvećen genetskoj analizi kroz restrikciono mapiranje i molekularno kloniranje. Konačno, Deo IX rezimira nedavni napredak koji je izvešten na konferenciji i takođe ukazuje na neka od ograničenja koja se mogu postaviti prilikom tumačenja podataka.


Medicinska biohemija

Temeljno ažuriran iu novom dvobojnom formatu, ovaj cijenjeni tekst predstavlja osnove biohemije i srodne teme studentima koji pohađaju jednosemestralni ili dvosemestralni kurs biohemije ili medicinskih programa. Drugo izdanje jednako je primjenjivo i na druga područja vezana za zdravlje, kao što su klinička hemija, medicinska tehnologija ili farmakologija. Medicinska biohemija, četvrto izdanje, fokusira se na osnove i klinički relevantne primene normalne ljudske biohemije i patologije. Obilno ilustrovan pločama u četiri boje. Revidirana poglavlja o molekularnoj biologiji odražavaju najnovija istraživanja u ovoj oblasti Dvije boje u cijelosti sa četiri ploče u boji Referentni dodaci o kvaliteti uključuju praktične informacije o kliničkim laboratorijskim parametrima koji se koriste za dijagnosticiranje niza bolesti

Voda, kiseline, baze i puferi. -- Amino kiseline. -- Izolacija proteina i određivanje sekvence aminokiselina. -- Trodimenzionalna struktura proteina. -- Termodinamika, hemijska kinetika i energetski metabolizam. -- Enzimi I: Opšta svojstva, kinetika i inhibicija. -- Enzimi II: Regulacija. -- Enzimi III: kliničke primjene. -- Jednostavni ugljeni hidrati. -- Heteropolisaharidi I: glikoproteini i glikolipidi. -- Heteropolisaharidi II: Proteoglikani i Peptidoglikani. -- Gastrointestinalna probava i apsorpcija. -- Metabolizam ugljikohidrata I: Glikoliza i TCA ciklus. -- Transport elektrona i oksidativna fosforilacija. -- Metabolizam ugljikohidrata II: Glukoneogeneza, sinteza i razgradnja glikogena i alternativni putevi. -- Metabolizam ugljikohidrata III: glikoproteini, glikolipidi, proteoglikani i peptidoglikani. -- Metabolizam proteina i aminokiselina. -- Lipidi I: masne kiseline i eikozanoidi. -- Lipidi II: fosfolipidi, glikosfingolipidi i holesterol. -- Lipidi III: lipoproteini plazme. -- Mišićni i nemišićni kontraktilni sistemi. -- Metabolička homeostaza. -- Molekularna biologija I: Struktura i svojstva nukleinskih kiselina-DNK. -- Molekularna biologija II: DNK replikacija, popravka i mutageneza. -- Molekularna biologija III: RNA i sinteza proteina. -- Molekularna biologija IV: Regulacija ekspresije gena. -- Metabolizam nukleotida. -- Hemoglobin. -- Metabolizam hemea. -- Endokrini metabolizam I: Uvod. -- Endokrini metabolizam II: hipotalamus i hipofiza. -- Endokrini metabolizam III: Nadbubrežne žlijezde. -- Endokrini metabolizam IV: štitna žlijezda. -- Endokrini metabolizam V: Reproduktivni sistem. -- Molekularna imunologija. -- Koagulacija krvi i fibrinoliza. -- Mineralni metabolizam. -- Metabolizam vitamina. -- Voda, elektroliti i kiselo-bazni balans

Uključuje bibliografske reference i indeks

Ch. 1. Voda, kiseline, baze i puferi -- Ch. 2. Amino kiseline -- Ch. 3. Izolacija proteina i određivanje sekvence aminokiselina -- Ch. 4. Trodimenzionalna struktura proteina -- Ch. 5. Termodinamika, hemijska kinetika i energetski metabolizam -- Ch. 6. Enzimi I: opšta svojstva, kinetika i inhibicija -- Ch. 7. Enzimi II: regulacija -- Ch. 8. Enzimi III: kliničke primjene -- Ch. 9. Jednostavni ugljeni hidrati -- Ch. 10. Heteropolisaharidi I: glikoproteini i glikolipidi -- Ch. 11. Heteropolisaharidi II: proteoglikani i peptidoglikani -- Ch. 12. Gastrointestinalna probava i apsorpcija -- Ch. 13. Metabolizam ugljenih hidrata I: glikoliza i TCA ciklus -- Ch. 14. Transport elektrona i oksidativna fosforilacija -- Ch. 15. Metabolizam ugljikohidrata II: glukoneogeneza, sinteza i razgradnja glikogena i alternativni putevi -- Ch. 16. Metabolizam ugljikohidrata III: glikoproteini, glikolipidi, GPI sidri, proteoglikani i peptidoglikani - Ch. 17. Metabolizam proteina i aminokiselina -- 18. Lipidi I: masne kiseline i eikozanoidi -- Ch. 19. Lipidi II: fosfolipidi, glikosfingolipidi i holesterol

Ch. 20. Lipidi III: lipoproteini plazme -- Ch. 21. Mišićni i nemišićni kontraktilni sistemi -- Ch. 22. Metabolička homeostaza -- Ch. 23.Struktura nukleinske kiseline i svojstva DNK -- Ch. 24. Replikacija DNK, popravka i mutageneza -- Ch. 25. RNK i sinteza proteina -- Ch. 26. Regulacija ekspresije gena -- Ch. 27. Metabolizam nukleotida -- Ch. 28. Hemoglobin -- Ch. 29. Metabolizam gvožđa i hema -- Ch. 30. Endokrini metabolizam I: uvod -- Ch. 31. Endokrini metabolizam II: hipotalamus i hipofiza -- Ch. 32. Endokrini metabolizam III: Nadbubrežne žlezde -- Ch. 33. Endokrini metabolizam IV: štitna žlezda -- Ch. 34. Endokrini metabolizam V: reproduktivni sistem -- Ch. 35. Molekularna imunologija -- Ch. 36. Biohemija hemostaze -- Ch. 37. Mineralni metabolizam -- Ch. 38. Metabolizam vitamina -- Ch. 39. Voda, elektroliti i acidobazna ravnoteža