Регуляция экспрессии генов

Французские ученые Жакоб и Мано в 1961 году предложили схему регуляции экспрессии генов на уровне транскрипции. Они установили, что в молекуле ДНК есть участки (транскриптоны, или опероны), где закодировано строение специфических РНК – структурные гены и регуляторные участки. Непосредственно перед структурными генами располагаются регуляторные участки – ген-оператор и промотор. С промотором связывается фермент – РНК-полимераза, «запускающий» транскрипцию.. Репрессорный белок синтезируется в ядре.

Существует другой механизм регуляции на уровне транскрипции – индукторный. Ряд веществ могут связывать белок-репрессор, тем самым открывая путь для синтеза белка. Регуляция на уровне транскрипции также связана с гистонами и другими белками, связанными с ДНК. Комплексы белков с ДНК функционально не активны, большинство генов в ДНК подавлены.

.Ядерный и внеядерный аппарат клетки

Ядро - главный обязательный органоид клетки у многоклеточных и многих одноклеточных организмов

По характеру организации ядерного аппарата живые организмы разделяются на две группы: прокариотические и эукариотиче-ские. У эукариот ядерный аппарат представлен клеточным ядром, а у прокариот - кольцевой молекулой ДНК.

Основными функциями ядра клетки являются: 1) хранение генетической (наследственной) информации клетки; 2) обеспечение реализации генетической информации, контролирующей разнообразные процессы в клетке; 3) воспроизведение и передача генетической информации при делении клетки.

Ядро интерфазной клетки состоит из 4-х компонентов: кариоплазмы, хроматина, ядрышка и кариолеммы. Кариоплазма представляет собой жидкий компонент ядра, состоящий из воды и растворённых в ней веществ.

Хроматин имеет вид мелких зёрнышек и глыбок, окрашиваемых основными красителями. Он состоит из ДНК и белков. Хроматин является, по сути, интерфазным состоянием хромосом и представляет собой длинные и тонкие перекрученные нити, степень спирализации которых различается по их длине. Последнее обстоятельство послужило основанием для выделения двух разновидностей хроматина: эухроматина и гетеро-хроматина.

Эухроматин представляет собой деспирализованные и участвующие в транскрипции сегменты хромосом. Он плохо окрашивается и практически не виден в световой микроскоп.

Гетерохроматин - это спирализованные сегменты хромосом, лишённые активности. Гетерохроматин хорошо окрашивается основными красителями и при наблюдении с помощью светового микроскопа имеет вид гранул и глыбок. Основные скопления гетерохроматина располагаются по периферии ядра, а также вокруг ядрышек. Более мелкие глыбки хроматина разбросаны по всему ядру.

При повышении синтетической активности клетки, предполагающей интенсификацию процессов транскрипции, количество эухроматина увеличивается, а содержание гетерохроматина уменьшается. Снижение синтетической активности клетки выражается в увеличении содержания гетерохроматина. Полное угнетение функции ядра ведёт к уменьшению его размеров, исчезновению эухроматина, интенсивному и равномерному окрашиванию основными красителями.

Упаковка ДНК включает несколько уровней.

Первый уровень заключается в образовании нуклеосомной нити: двойная спираль ДНК наматывается на октамер дисковидной формы, как бы дважды обвивая его, и уходит к очередному октамеру. Октамер состоит из 8 глобулярных молекул гистонов. Обвитый двумя витками молекулы ДНК октамер назван нуклеосомой. Нуклеосомы разделены короткими участками связывающей ДНК. ДНК хроматина связана также с негистоновыми белками, которые регулируют избирательную активность генов. В такой регуляции могут участвовать и гистоны, ограничивая доступность ДНК для других ДНК-связывающих белков.

Второй уровень упаковки приводит к скручиванию нуклеосомной нити в спираль диаметром 30-36 нм, именуемую хроматиновой фибриллой.

Третий уровень упаковки ДНК сводится к образованию хроматиновыми фибриллами петель диаметром около 300 нм .