Regulace genové exprese u eukaryot

Z WikiSkript

Eukaryotní buňky mají daleko složitější strukturu než buňky prokaryot. Systém membrán odděluje jádro od cytoplasmy, látková přeměna probíhá ve funkčně specializovaných organelách (mitochondrie, ER). Toto rozdělení vyžaduje i jinou regulaci jednotlivých kroků proteosyntézy a tvorby buněčných struktur.

Regulace exprese genů u eukaryot je podstatně komplexnější a mnohotvárnější než u prokaryot. Transkripce a translace probíhají na jiných místech buňky a v časové posloupnosti. Syntéza polypeptidů je diferencována v závislosti na tom, zda budou užívány uvnitř buňky nebo exportovány.

V mnohobuněčném organismu je exprese genů regulována zprostředkovaně systémem signálních molekul, jež zajišťují předávání informací mezi buňkami (a tím i informace o stavu vnějšího a vnitřního prostředí). Pro přenos těchto signálů jsou buňky vybaveny specifickými membránovými a cytoplazmatickými receptory.

Exprese lidských genů je komplexně regulována dle potřeb buňky, které závisejí mimo jiné na typu a vývojovém stádiu buňky.

Po splynutí vajíčka a spermie vzniká totipotentní zygota – tyto buňky jsou schopny se dělit a produkovat jakékoli diferencované buňky organismu. Po několika děleních se začnou specializovat. DNA v každé lidské buňce obsahuje všechny geny genomu, ale ve většině buněk je aktivní jen část v závislosti na vývojovém stádiu a tkáni a postupující diferenciaci, buňky exprimují cca 15% svých genů.

Některé geny se exprimují ve všech buňkách organismu (housekeeping geny) – jejich produkty (histony, ribosomální proteiny) jsou životně důležité pro buňky

k regulaci exprese genů dochází na několika úrovních:

  1. na úrovni chromosomu
    • změna struktury
    • efekt pozice = přenos genů z euchromatinu na heterochromatin = změna funkce
    • amplifikace = zmnožení počtu transkribovaných genů
    • translokace = přemístění struktur genu do regulační sféry silného promotoru
    • inzerce promotorů = zvýší expresi genů
    • dále i přestavby na úrovni DNA (delece, inzerce); ovlivnění sestřihu
  2. regulace transkripce
    • RNA-polymerasa – I
      • v jadérku – transkribuje prekurzor rRNA (15 proteinů)
    • RNA-polymerasa – II
      • transkribuje všechny pre-mRNA (14 proteinů)
    • RNA-polymerasa – III
      • transkribuje všechny pre-tRNA (17 proteinů)
    • regulace transkripce cis-elementy
    • enhancery (zesilovače) / silencery (zeslabovače)
      • enhancer se vytvořením kličky DNA přiblíží k promotoru, na který se naváží specifické proteiny – aktivátory
      • tato vazba brání napojení RNA-polymerasy na promotor
      • teprve po změně konformace komplexu působením signálních molekul nebo navázáním koaktivátorů je promotor uvolněn pro polymerasu a dojde k zahájení transkripce
    • Transkripční faktory
      • Zinc-fingers = proteiny, jejichž řetězce vytvářejí krátké smyčky, kde je atom Zn2+ vázán na 2 cysteiny a 2 histaminy; regulace transkripce 5S rRNA
      • Leucinové zipy = spojují 2 α-helixy vazbami mezi molekulami leucinu
      • HLH (helix – loop – helix)
      • HTH (helix – turn – helix)
    • Homeodomény
    • regulace transkripce mediátory = signální molekuly
      • koordinační činnost:
        • parakrinní
        • autokrinní
        • endokrinní (hormony)
  3. regulační genová kaskáda
    • primárně regulované geny mohou přes svůj vlastní produkt následně regulovat i expresi dalších genů
    • celá regulační kaskáda může mít celou řadu mezistupňů
    • na konci regulační kaskády mohou vzniknout i takové faktory (produkty), které naopak utlumí aktivitu primárně regulovaných genů
  4. regulace úpravou pre-mRNA
    • po transkripci pre-mRNA a navázání 5´ čepičky v průběhu transkripce
    • úprava pre-mRNA:
      1. odštěpením 3´ konce a připojení poly(A)
      2. sestřih intronů a spojení exonů
    • Další možnosti ovlivnění
      • alternativní sestřih
      • editace mRNA (změna struktury pre-mRNA)
      • stabilita mRNA v cytoplazmě
  5. regulace na úrovni translace
    • př. translace mRNA pro tvorbu ferritinu
  6. targeting
    • genetická determinace nasměrování proteinů

Odkazy[upravit | editovat zdroj]

Související články[upravit | editovat zdroj]

Zdroj[upravit | editovat zdroj]

Citováno z „https://www.wikiskripta.eu/index.php?title=Regulace_genové_exprese_u_eukaryot&oldid=445646“