Биология клетки/Часть 1. Клетка как она есть/3/11

Материал из Викиучебника — открытых книг для открытого мира
Перейти к навигации Перейти к поиску
← Предыдущая глава Глава 3.11
Регуляция работы генов эукариот

У эукариот опероны отсутствуют, и система управления активностью генов более сложная. Во-первых, у эукариот часто одновременно включаются не три гена (или чуть больше), а целые батареи генов. Во-вторых, регуляция активности генов происходит не только за счет связывания белков с промоторами генов, но и за счет взаимодействия с генами энхансеров и сайленсеров, за счет спирализации и деспирализации хромосом и других механизмов. В-третьих, у эукариот регуляция работы генов чаще происходит не по принципу «да–нет», а по принципу «больше–меньше».

В клетках эукариот от ДНК исходят сигналы, которые в конечном счете передаются РНК-полимеразе: стимулируют или подавляют инициацию синтеза РНК. Источником сигналов служат определенные локусы ДНК — регуляторные элементы. Эти участки имеют небольшие размеры, порядка 10 н. п. Регуляторные элементы, стимулирующие транскрипцию, называют энхансерами (англ. enhancer — усилитель), а подавляющие транскрипцию — сайленсерами (англ. silencer — глушитель, успокоитель). Регуляторные элементы могут избирательно соединяться с белками-регуляторами. Белки, соединяющиеся с энхансерами, называют индукторами, а соединяющиеся с сайленсерами — репрессорами. Цис-элементы действуют на гены только той молекулы ДНК, в которой они сами находятся. Энхансеры и сайленсеры могут располагаться вблизи от промотора и от стартовой точки транскрипции регулируемого гена, но могут быть и удалены от него, даже на тысячи нуклеотидных пар, как в сторону 5'-конца, так и в сторону З'-конца. Однако они могут быть сближены в результате изгибания молекулы ДНК. Белки-регуляторы (индукторы и репрессоры) содержат по крайней мере три домена:

  • домен, узнающий определенную нуклеотидную последовательность ДНК; ;
  • домен, узнающий трансэлементы;
  • домен, взаимодействующий с факторами транскрипции в области ТАТА-последовательности; в результате этого белки-регуляторы влияют на транскрипцию, а именно увеличивают (индукторы) или уменьшают (репрессоры) частоту инициации транскрипции.

Каждый ген регулируется независимо от других. Следовательно, для каждого гена существуют специфические регуляторные элементы (локусы ДНК) и специфические регуляторные белки, узнающие эти элементы. Уже известно много регуляторных белков и регуляторных элементов разных генов, и постоянно обнаруживаются все новые и новые. Присоединение регуляторных белков к энхансерам или сайленсерам зависит от других веществ — трансэлементов, сигнальных молекул, приносимых в клетку с кровью или образующихся в самой клетке. К числу таких молекул относятся гормоны, некоторые метаболиты, ионы металлов. Есть регуляторные белки, реагирующие на изменение температуры. Все эти сигналы стимулируют присоединение индукторов к соответствующим энхансерам или репрессоров к соответствующим сайленсерам. Трансэлементами их называют потому, что они могут действовать на любую молекулу ДНК (любую хромосому), если только в ней есть подходящий цис-элемент.