Параграф 81 регуляция транскрипции

Елена Анисимова Учебник По Биохи
Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить.
Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

ПАРАГРАФ 81:
«Регуляция транскрипции».
См. сначала п.80, 7, затем 85.

Содержание параграфа.
81. 1. Регуляция транскрипции.
Для чего нужно регулировать транскрипцию.
Механизм регуляции транскрипции.
Промотор.
Базальный транскрипционный комплекс
К о а к т и в а т о р .
* реактивные элементы ДНК *
Транскрипционные факторы регулируются – см. п. 92 и 93.
Активность ТФ может меняться: …
81. 2. Регуляторные участки ДНК.
81. 3. Ранние и поздние гены.

Определение.
Транскрипция – это синтез РНК на матрице ДНК (матрицей служит только участок ДНК, который называется гЕном).

81. 1. Регуляция транскрипции.
Речь идёт о транскрипции конкретного гена и синтезе конкретной РНК.

81. 1. Регуляция транскрипции.Для чего нужно регулировать транскрипцию.

Регулировать транскрипцию нужно для того, чтобы
скорость синтеза конкретных РНК, образующихся при транскрипции, соответствовала потребностям клетки.

Если при транскрипции образуется про-РНК матричной РНК,
то скорость её синтеза зависит от потребности клетки в белке,
который кодируется данной мРНК:
если этот белок нужен клетке в данный момент,
то скорость синтеза его мРНК увеличивается (то есть транскрипция ускоряется),
а если белок не нужен, то скорость синтеза его мРНК снижается (то есть транскрипция притормаживается).

В конкретной клетке для синтеза РНК (транскрипции) используются
не более 8% всех генов, содержащихся в клетке
(набор генов во всех клетках человека одинаков, только в зрелых эритроцитов генов нет, поскольку нет ядра и органелл п.121).

Остальные 92% генов не транскрибируются (поэтому их называют молчащими – п.84).
Но в разных клетках транскрибируются разные гены.
Это возможно (то, что в одной клетке транскрибируются одни гены, а в другой другие)
благодаря тому, что транскрипция генов регулируется.

Механизм регуляции транскрипции.

Транскрипция катализируется ферментом РНК-полимеразой.
Скорость транскрипции определённого гена
(и будет ли вообще транскрибироваться данный ген),
зависит от того, сможет ли РНК-полимераза транскрибировать данный ген.

Если ген доступен для работы РНК-полимеразы (синтеза РНК, транскрипции),
то он транскрибируется,
а если не доступен, то не транскрибируется.

Доступен ли ген для считывания РНК-полимеразой,
зависит от ряда белков и участков ДНК,
принимающих участие в регуляции транскрипции данного гена (далее).

Промотор.

Перед геном есть участок ДНК, который называется ПРОМОТОРОМ.
Именно в области промотора должна связываться с ДНК РНК-полимераза.
Если РНК-полимераза может связаться с промотором,
то транскрипция гена может произойти,
а если не может, то транскрипция этого гена не происходит.

Участок промотора, с которым связывается РНК-полимераза,
содержит много тимина и аденина, и поэтому называется ТАТА-боксом.
Есть белок, который помогает РНК-полимеразе соединиться с ТАТА-боксом, этот белок называется ТАТА-фактором.

Базальный транскрипционный комплекс

Кроме РНК-полимеразы, в транскрипции участвует также ряд вспомогательных белков,
набор которых называется базальным транскрипционным комплексом.

К о а к т и в а т о р .

Активность РНК-полимеразы зависит от белка, который называется КОАКТИВАТОРОМ (регулируется коактиватором):
коактиватор связывается с РНК-полимеразой, меняет её конформацию и активность.
Активность коактиватора (и его влияние на активность РНК-полимеразы)
зависит от белков (транскрипционными факторов), которые связываются:
и с коактиватором,
и с определёнными участками ДНК:

* реактивные элементы ДНК *

эти участки ДНК, которые через белки влияют на коактиватор
и в итоге на транскрипцию,
называются РЕАКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ДНК.

Белки, которые связываются с реактивными элементами ДНК
(и в комплексе с ними влияют на коактиватор
и регулируют таким образом транскрипцию),
называются ТРАНСКРИПЦИОННЫМИ ФАКТОРАМИ (ТФ).
То есть факторами регуляции транскрипции.

Реактивные элементы ДНК, которые усиливают транскрипцию
(через связанные с ними ТФ), называются ЭНХАНСЕРАМИ.

Реактивные элементы ДНК, которые замедляют транскрипцию,
называются САЙЛЕНСЕРАМИ (от сайленс – тишина).

Транскрипционные факторы регулируются – см. п. 92 и 93.

Свяжется ТФ с ДНК и коактиватором или нет,
станет влиять на транскрипцию или нет –
зависит от его КОНФОРМАЦИИ (то есть от «укладки» его атомов в пространстве).

Конформация ТФ зависит от того, какие вещества на него влияют,
то есть какие вещества регулируют активность ТФ.

Активность ТФ может меняться:
1) из-за связывания с ними вторых посредников,
2) гидрофобных гормонов
(эти гормоны способны проходить внутрь клетки и внутрь ядра),
3) из-за присоединения к ТФ и отщепления от ТФ фосфата
(то есть из-за фосфорилирования и дефосфорилирования).

Присоединение фосфата катализируется протеинкиназами,
а отщепление – (фосфо)протеинфосфатазами.

То есть регуляторы транскрипционных факторов – это
вторые посредники, гидрофобные гормоны и протеинкиназы.

Активность протеинкиназ и концентрация в клетке вторых посредников
зависят от влияния ГОРМОНОВ на клетку.

Таким образом, в конечном счёте
ТРАНСКРИПЦИЯ И АКТИВНОСТЬ ГЕНОВ РЕГУЛИРУЮТСЯ ГОРМОНАМИ.

ТФ, с которыми связываются гидрофобные гормоны,
являются одновременно РЕЦЕПТОРАМИ гидрофобных гормонов.

Кроме гормонов, на активность генов (то есть на скорость их транскрипции)
могут влиять определённые металлы, ксенобиотики и т.д.
Например, железо повышает в клетках кишечника активность гена,
кодирующего апоферритин – белок, который нужен для связывания железа. Фенобарбитал повышает активность генов, кодирующих ферменты коньюгации – п.119 и т.д. 

81. 2. Регуляторные участки ДНК.

К регуляторным участкам ДНК относятся расположенные перед генами ПРОМОТОРЫ,
а также расположенные часто далеко от регулируемого гена РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (энхансеры и сайленсеры).

В области в промотора находятся:
1) участок, с которого начинается транскрипция (ТАТА-бокс),
2) и участок, от которого зависит частота транскрипции,
когда на неё не влияют (не ускоряют и не ослабляют через коактиватор) транскрипционные факторы, связанные с энхансерами или сайленсерами.

81. 3. Ранние и поздние гены.

Если для транскрипции определённого гена нужен транскрипционные фактор,
то сначала клетка должна синтезировать этот транскрипционный фактор.

Для синтеза ТФ, как и для синтеза любого белка,
сначала нужно синтезировать кодирующую его мРНК,
то есть нужно транскрибировать ген, кодирующий ТФ.

Таким образом, получается, что
для транскрипции одних генов сначала нужно транскрибировать другие гены.

То есть одни гены транскрибируются раньше, а другие позже. –

Гены, которые должны транскрибироваться раньше, называются РАННИМИ ГЕНАМИ,
а гены, которые могут транскрибироваться только после транскрипции ранних генов, называются ПОЗДНИМИ ГЕНАМИ.

Ранние гены обычно кодируют транскрипционные факторы,
необходимые для активации транскрипции поздних генов.
Поздние гены обычно активирутся транскрипционными факторами,
кодируемыми ранними генами.