 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Регуляция работы генов. Один ген - один белок.
Наши тела содержат тысячи разных белков, выполняющих разные задачи. К белкам относятся и пищеварительные ферменты, и гормоны, и антитела, защищающие нас от болезней. Информация, необходимая для сборки конкретного белка закодирована в ДНК. Участок ДНК, несущий код конкретного белка, называется геном. Совокупность всех генов человека (это более 100 000 генов) называется геном. Каждый ген кодирует уникальный белок, по принципу один ген – один белок. Ген, который кодирует пищеварительный фермент в составе слюны, отличается от гена, кодирующего антитело или пигмент, окрашивающий глаза. Организмы регулируют экспрессию генов и в конечном итоге количество и виды белков, содержащихся в клетке. Работа генов все время меняется по множеству причин: при развитии, специализации клетки, для приспособления к условиям окружающей среды. Регуляция работы генов не только позволяет адаптироваться к меняющим условиям, но и препятствует выработке ненужных в данный момент белков, чтобы не тратить на это ресурсы. Лишние затраты ставят клетку в невыгодное положение относительно других. Гены, вовлеченные в транспорт и переработку (катаболизм) пищи, являются хорошими примерами генов со сложной регуляцией. Например, сахар арабиноза может быть использован E. coli в качестве источника энергии и углерода. Бактерии производят три белка, фермента, необходимых для переработки арабинозы. Гены, кодирующие эти белки, не экспрессируются в отсутствие арабинозы, но начинают работать, когда арабиноза появляется в окружающей среде. Как так получается?
Регуляция экспрессии белков обычно протекает на стадии транскрипции, когда на молекуле ДНК синтезируется РНК. Регуляция происходит в специальном участке на матрице ДНК, называемом промотором, где РНК-полимераза связывается с ДНК и начинает транскрипцию. У бактерий связанные по функции гены часто расположены рядом друг с другом и транскрибируются с одного промотора. Такие группы генов, управляемые одним промотором, называются оперонами. Три гена (araB, araC, araD) кодирующие три фермента, вовлеченных в распад арабинозы, собраны у E. coli вместе в так называемый арабинозный оперон3. Транскрипция этих трех генов начинается с одного промотора, (PBAD). Для начала транскрипции необходимо присутствие матрицы ДНК, РНК полимеразы, белка AraC и арабинозы. AraC связывается с ДНК в месте посадки РНК-полимеразы перед началом оперона. Когда арабиноза появляется в окружающей среде, бактерии траспортируют ее внутрь. Попав в клетку, арабиноза непосредственно взаимодействует с AraC, связанным с ДНК. Это взаимодействие заставляет AraC изменить свою конформацию (форму) так, что он помогает РНК-полимеразе связаться с ДНК и начинается транскрипция трех генов, A, B и D. Три фермента производятся, выполняют свою работу, и, предположим, через какое-то время арабиноза заканчивается. Тогда AraC изменяет конформацию обратно и транскрипция выключается.
Плазмида pGLO была создана так, чтобы включить в себя некоторые участки арабинозного оперона. В ней присутствуют промотор PBAD и ген araC, а гены, кодирующие белки, отвечающие за разложение арабинозы (A, B и D) заменены на один ген зеленого флуоресцентного белка (GFP). Таким образом, в присутствии арабинозы, AraC способствует связыванию РНК-полимеразы с промотором и идет транскрипция GFP. По мере накопления белка, клетки начинают флуоресцировать ярко-зеленым. Если арабинозы в среде нет, AraC не облегчает связывание РНК-полимеразы и ген GFP не транскрибируется. Когда GFP не производится, клетки имеют дикий фенотип - они белые и не флуоресцируют под ультрафиолетом.
Все вышесказанное является примером центральной догмы молекулярной биологии в действии: ДНК->РНК->БЕЛОК->ПРИЗНАК
Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 529 | Нарушение авторских прав |
