Экспрессия генов

Выполнили студенты гр. Л-204А:

Бикметова Р.

Даутов Р.

Закиева Л.

Файзуллина Э.

Чуба А.

 

Экспрессия генов. Транскрипционные факторы. Организация генетического  материала, общие принципы у Эукариот и прокариот

План:

 

• Понятие экспрессии генов
• Транскрипция
• Транскрипционные факторы
• Организация генетического материала
• Особенности генома Прокариот
• Особенности генома Эукариот
• Заключение

 

Понятие экспрессии генов

 

 

 

 

Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок.

Экспрессия  генов включает в себя:

 

 

 

 

• Транскрипцию
• Трансляцию
• Посттрансляционные модификации

 

Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии посттрансляционных модификаций белков.

 

Регуляция экспрессии генов позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию и является основой дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации.

 

Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль за временем, местом и количественными характеристиками экспрессии одного гена может иметь влияние на функции других генов в целом организме.

Регуляция экспрессии генов состоит из нескольких стадий:

 

• Компактизация ДНК

 

• Привлечение факторов транскрипции

 

• Регуляция после транскрипции

Транскрипционные  факторы

 

 

Факторы транскрипции (транскрипционные факторы) — белки́, контролирующие процесс синтеза мРНК на матрице ДНК (транскрипцию) путём связывания со специфичными участками ДНК. Транскрипционные факторы выполняют свою функцию либо самостоятельно, либо в комплексе с другими белками.

 Они обеспечивают снижение (репрессоры) или повышение (активаторы) константы связывания РНК-полимеразы с регуляторными последовательностями регулируемого гена.

Определяющая черта факторов транскрипции — наличие в их составе одного или более ДНК-связывающих доменов, которые взаимодействуют с характерными участками ДНК, расположенными в  регуляторных областях генов. Другие белки, играющие ключевую роль в регуляции  экспрессии генов, такие как коактиваторы, гистонацетилазы, киназы, метилазы, не имеют ДНК-связывающих доменов, и, следовательно, не могут быть причислены к транскрипционным факторам

Факторы транскрипции необходимы для регуляции экспрессии генов и обнаружены у всех живых организмов. Их количество возрастает с ростом размера генома.

В геноме человека обнаружено более 2600 белков, имеющих ДНК-связывающий домен, и большинство из них предположительно являются факторами транскрипции. Следовательно, около 10 % всех генов в геноме кодируют транскрипционные факторы.

Факторы транскрипции связывают ДНК и способствуют включению программы повышения или понижения транскрипции гена. Таким образом, они жизненно необходимы для нормального функционирования организма на всех уровнях.  
 
Основные их функции:

 

• Регуляция базальной экспрессии генов
• Регуляция онтогенеза
• Ответ на внеклеточные сигналы
• Ответ на изменения окружающей среды
• Контроль клеточного цикла

Структура ТФ

 

ТФ являются модульными по структуре и содержат следующие домены:

 

• ДНК-связывающий домен (DBD) — взаимодействует со специфичными последовательностями ДНК, характерными для промоторов и энхансеров;
• трансактивирующий домен (TAD) — содержит участки связывания других белков, например, транскрипционных корегуляторов;
• сигналраспознающий домен (SSD) — чувствителен к внешним сигналам и отвечает за передачу сигнала к другим компонентам транскрипционного комплекса, что вызывает повышение или понижение уровня экспрессии.

Клинические аспекты

 

В связи с ключевой ролью ТФ в процессе реализации наследственной информации, некоторые заболевания человека могут быт вызваны мутациями в генах ТФ.

Ниже приведены некоторые наиболее изученные нарушения подобного рода:

 

• Синдром Ретта
• Диабеты
• Нарушение речевых функций
• Аутоиммунные заболевания
• Рак

Организация генетического материала

 

 

3 уровня:

 

• Генный

 

• Хромосомный

 

• Геномный

 

Строение  гена Прокариот

 

 

 Наследственный материал прокариотической клетки содержится главным образом в единственной кольцевой молекуле ДНК. Она располагается непосредственно в цитоплазме клетки. Гены прокариот состоят целиком из кодирующих нуклеотидных последовательностей, реализующихся в ходе синтеза белков, тРНК или рРНК.

Строение  гена Эукариот

 

Ген эукариотической клетки имеет «мозаичное» строение, то есть состоит из кодирующих (экзоны) и некодирующих (интроны) участков.

В процессе транскрипции происходит сплайсинг – интронные последовательности вырезаются, а экзонные последовательности сшиваются меж собой.

Процесс сплайсинга

Спасибо за внимание!

 

1