Regulace genové exprese u prokaryot

Z WikiSkript

Exprese genu je u prokaryotních buněk regulována:

  1. regulací transkripce;
  2. stabilitou mRNA;
  3. regulací translace;
  4. posttranslační modifikací polypeptidů.

Regulace transkripce[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Transkripce je u prokaryí regulována zásadně odlišně oproti eukaryotické regulaci. Základní rozdíl je v tom, že u prokaryí může být jedna regulační oblast společná pro více genů, jejichž transkripce je poté ovlivňována společně. U eukaryot připadá vždy jedna promotorová oblast na jeden gen a naopak. Takto svázané geny označujeme jako operon. Místo, kam nasedá RNA-polymeráza označujeme standardně promotor, místo, kam nasedají regulační proteiny, označujeme jako operátor.

Celý operon je následně exprimován jako jedna molekula mRNA.

Operony rozlišujeme dvojího druhu: katabolický a anabolický. Příkladem katabolického operonu je Lac operon – v přítomnosti laktózy, která má na transkripci indukční efekt, se transkribuje najednou více genů zodpovědných za katabolismus laktózy. Oproti tomu typickým anabolickým operonem je Trp operon – v přítomnosti tryptofanu se inhibuje transkripce genů, které jsou zodpovědné za anabolismus této aminokyseliny.

Searchtool right.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Operonový model.


Transkripční faktory[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Regulaci obecně dělíme na pozitivní a negativní. Na regulaci se podílí řada bílkovinných transkripčních faktorů, které musí rozeznat určitý úsek na molekule DNA – a to v místech hlubokého žlábku DNA. Jejich DNA vázající domény obsahují různé konzervované motivy (evolučně málo proměnné sekvence proteinů, které jsou schopné se vázat na DNA), přičemž transkripční faktory pro operonový systém většinou obsahují β-hřebeny (β-sheet).

Ostatní konzervované motivy jsou tyto:

I. HTH (helix – turn – helix) a HLH (helix – loop – helix) = 2 α-helixy spojené krátkým řetězcem AMK→ vytvářejí „otáčku“;
II. Homeodomény HTH – uplatňující se v ontogenezi;
III. Steroidní receptory;
IV. Zinc – fingers (zinkové prsty) = 1 α-helix a 1 β-hřeben – drženy v konstantní poloze atomem Zn;
V. Leucinové zipy= spojují 2 α-helixy vazbami mezi molekulami leucinu;
VI. β-hřebeny (β-sheet) – operonový systém.
Searchtool right.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Transkripční faktory.


Translace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Pro popis regulace translace je třeba si uvědomit zásadní rozdíly v transkripci a translaci u prokaryot oproti eukaryím. Prokaryotické geny mohou být exprimovány společně v jednom operonu jako jedna molekula mRNA, zároveň však není oddělena transkripce od translace z důvodu nepřítomnosti jaderné membrány. Ribosomální podjednotky mohou tedy nasedat přímo na tvořící se mRNA, která tedy nepodléhá posttranskripčním úpravám.

Posttranslační úpravy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

= odstranění prvního methioninu z N-konce polypeptidu, odstranění signálního peptidu z N-konce

Kaskádová regulace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • geny exprimovány v určitém pořadí
  • nejprve geny časné transkripce
  • později geny pozdní transkripce
  • geneticky naprogramovaná kaskáda
  • promotory genů časné transkripce mají signální sekvence na které se váže sigma-faktor RNA-polymerasy hostitelské buňky
  • iniciuje jejich transkripci

Další regulace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  1. Mezi geny časné transkripce je gen pro virovou RNA-polymerázu, která se specificky váže na promotory virových genů pozdní transkripce
  2. Mezi geny časné transkripce je gen pro protein, který nahradí hostitelské RNA-polymeráze σ-faktor a zajistí specifitu vazby bakterie na promotory genů pozdní transkripce

Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Související články[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Zdroj[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 2009]. <http://www.stefajir.cz>.