Tài liệu Điều hòa biểu hiện gene ở eukaryote doc

mRNA đaử ỉ gene polycistronic ch có prokaryote,ỉ ở không có eukaryote.ở... Các eukaryote đ nơ bào, ch ngẳ... Các promoter Tương t vi khu n, các promoter c aự ẩ ủ eukaryote cũng n m phía

Đi u hòa bi u hi n ề ể ệ gene eukaryote ở

Đi uề hòa ho tạ đ ngộ gene ở eukaryote ph cứ t pạ h nơ nhi uề so v iớ prokaryote Liên quan đ n đi u hòa, gi aế ề ữ prokaryote và eukaryote có m t s đi mộ ố ể khác bi t:ệ

- eukaryote thỞ ường ch có m t chu iỉ ộ ỗ polypeptide đ n đơ ược d ch mã t m tị ừ ộ phân t mRNA hoàn ch nh mRNA đaử ỉ gene (polycistronic) ch có prokaryote,ỉ ở không có eukaryote.ở

- DNA c a eukaryote g n v i proteinủ ắ ớ histone t o s i chromatin, và g n v iạ ợ ắ ớ protein phi histone Ch có m t đo n nhỉ ộ ạ ỏ DNA đ tr n ể ầ Ở prokaryote, m t vàiộ protein có m t trên nhi m s c th b g pặ ễ ắ ể ị ấ

n p, còn l i h u h t DNA tr n.ế ạ ầ ế ầ

- M t đo n DNA quan tr ng c aộ ạ ọ ủ eukaryote ch a trình t nucleotide l pứ ự ặ

l iạ trung bình ho cặ l p l iặ ạ cao M tộ vài trình t l pự ặ l iạ đượ x p n i ti pc ế ố ế thành các b n sao ti p n i nhau, m t vàiả ế ố ộ trình t khác l i không x p n i ti p Viự ạ ế ố ế khu n ch a đo n DNA l p l iẩ ứ ạ ặ ạ nhỏ khác các gene c a rRNA và tRNA nhânủ

đo n và m t vài y u t di đ ng.ạ ộ ế ố ộ

M t đo n l n DNA c a eukaryote khôngộ ạ ớ ủ

được d ch mã H u h t trình tị ầ ế ự nucleotide không đượ mã hóa thành c protein Các eukaryote đ nơ bào, ch ngẳ

h n n m men là trạ ấ ường h p ngo i lợ ạ ệ

đ i v i tính ch t này.ố ớ ấ

M t vài gene eukaryote độ ược bi u hi nể ệ

và đi u hòa nh c ch c u trúc l iề ờ ơ ế ấ ạ

nh ng đo n DNA nh t đ nh theo m tữ ạ ấ ị ộ

phương th c đứ ược đi u khi n và đề ể ể tăng s lố ượng các gene đ c bi t này khiặ ệ

c n thi t.ầ ế

Các gene eukaryote là gián đo n đạ ượ c phân thành các exon và intron Các intron

được c t b trong quá trình ch bi nắ ỏ ế ế

b n phiên mã RNA trả ước khi b t đ uắ ầ

d ch mã.ị

Ở eukaryote, mRNA đượ t ngc ổ h pợ trong nhân và đượ chuy nc ể qua màng nhân, vào t bào ch t m i đế ấ ớ ược sử

d ng T bào vi khu n không có nhânụ ế ẩ

được tách bi t v i t bào ch t.ệ ớ ế ấ

1 S bi n đ i DNA ự ế ổ

M tộ số gene c aủ eukaryote đượ c

đi uề hòa b ngằ sự bi nế đ iổ DNA

Ch ng h n, nh ng trình t nh t đ nh cóẳ ạ ữ ự ấ ị

th để ược khuy ch đ i ho c c u trúc l iế ạ ặ ấ ạ trong genome ho c các base có th bặ ể ị

bi n đ i v m t hóa h c M t vài bi nế ổ ề ặ ọ ộ ế

đ i đổ ược ph c h i, nh ng bi n đ i khácụ ồ ữ ế ổ

l i b n v ng Tuy nhiên nh ng thayạ ề ữ ữ

đ iổ b nề v ngữ này thườ x y rang ả ở

tế bào sinh dưỡng, vì v yậ chúng không được truy n l i cho th h sauề ạ ế ệ

2 Các promoter

Tương t vi khu n, các promoter c aự ẩ ủ eukaryote cũng n m phía trằ ước đi mể

xu tấ phát trên mRNA và có nh ngữ

trình tự đượ b oc ả t n trongồ ti n hóa.ế

H p TATA đ nh hộ ị ướng cho mRNA b tắ

đ u phiên mã n m phía trầ ằ ở ước đi mể

b t đ u phiên mã kho ng 30 bp đ ngắ ầ ả ở ộ

v t có vú và 60 đ n 120 bp n m men.ậ ế ở ấ

H p TATA ho t đ ng có hi u qu cùngộ ạ ộ ệ ả

v i 2 trình t tớ ự ương ng phía trứ ở ướ c kho ng 40ả bp là CCAAT và 110 bp là trình t giàu GC S thay đ i h p TATAự ự ổ ộ làm gi m t c đ phiên mã Hi u quả ố ộ ệ ả

c a t c đ phiên mã đủ ố ộ ược đo b ng sằ ự thay đ i c a t ng base trong promoterổ ủ ừ

* Sự c uấ trúc l iạ DNA theo

chươ trình (programmed DNA ng rearrangement) S c u trúc l i trình tự ấ ạ ự DNA trong genome là c ch b t thơ ế ấ ườ ng

nh ng quan tr ng, nh đó m t s geneư ọ ờ ộ ố

được đi u hòa.ề

3 Nh ng trình t tăng c ữ ự ườ ng phiên

mã (Enhancer)

Các th th c a hormone và nh ngụ ể ủ ữ protein ho t hóa phiên mã kh c g n v iạ ắ ắ ớ trình t DNA đ c bi t đự ặ ệ ược bi t làế enhancer Trình t enhancer khá ng nự ắ (thường ch 20 c p base) đỉ ặ ược tìm th yấ các v trí khác nhau quanh gene đ c

đi u hòa H u h t các enhancer n m ề ầ ế ằ ở phía dưới đi m b t đ u phiên mãể ắ ầ (đôi khi cách xa nhi uề kb) Nh ngữ enhancer khác là các intron n m trongằ vùng mã hóa và m t vài enhancer th mộ ậ chí n m đ u 3' c a gene.ằ ở ầ ủ

Enhancer là thành ph nầ nh yạ c mả

c aủ tổ ch cứ gene ở eukaryote vì chúng cho phép gene phiên mã ch khiỉ nào có nhân t ho t hóa phiên mã đúng.ố ạ

M t vài enhancer ph n ng v i các phânộ ả ứ ớ

t bên ngoài t bào, ch ng h n hormoneử ế ẳ ạ steroid t o ph c h p receptor-hormone.ạ ứ ợ

Nh ng enhancer khác ph nữ ả ngứ v iớ các phân tử đượ t oc ạ thành ở bên trong tế bào (ch ngẳ h n trongạ su tố quá trình phát tri n).ể Nh ngữ enhancer này cho phép các gene dướ ựi s đi uề khi n c a nó tham gia vào bi t hóa tể ủ ệ ế bào (diffrentiation) ho c đặ ược bi u hi nể ệ theo cách đ c bi t trong mô Nhi uặ ệ ở ề gene dở ưới s ki m soát c a cácự ể ủ enhancer khác nhau, vì v y chúng có thậ ể

ph n ng v i nhi u tín hi u phân tả ứ ớ ề ệ ử khác nhau c bên trong và bên ngoài.ả

S đ t ch c các gene đi n hình ơ ồ ổ ứ ể ở Eukaryote b c caoậ

Qua s đ hình 11.8 cho th y nhi uơ ồ ở ấ ề

y u t di truy n đế ố ề ược tìm th y trongấ ở gene c a eukaryote đi n hình Ph c h pủ ể ứ ợ phiên mã bám vào promotor b t đ u t ngắ ầ ổ

h p mRNA Vùng mã hóa c a geneợ ủ (exon) b gián đo n b i m tị ạ ở ộ ho cặ nhi uề trình tự gián đo nạ (intron), các trình tự này sẽ bị lo iạ b trong quáỏ trình ch bi n RNA S phiên mã đế ế ự ượ c

đi u hòa b i các y u t enhancer, cácề ở ế ố

y u t này ph n ng v i các phân tế ố ả ứ ớ ử khác nhau có vai trò là tín hi u c m ng.ệ ả ứ Enhancer có m t c phía trên và phíaặ ở ả

dưới promoter M t vài enhancer cóộ nhi u b n sao.ề ả

Nhi u enhancer kích thích phiên mã b ngề ằ cách hình thành vòng DNA (DNA looping), liên quan đ n s tế ự ương tác

gi a các vùng cách xa nhau có liên quanữ

d c s i DNA Các nhân t c n thi t choọ ợ ố ầ ế phiên mã bao g m protein ho t hóa phiênồ ạ

mã, nó tương tác v i ít nh t m t y u tớ ấ ộ ế ố protein có trong m t ho c nhi u ph cộ ặ ề ứ

h p protein l n, nhi u y u t Y u tợ ớ ề ế ố ế ố protein trong ph c h pứ ợ này đượ bi tc ế như là y uế tố phiên mã chung (general transcription factors), vì chúng

g n li n v i s phiên mã c a nhi u geneắ ề ớ ự ủ ề khác nhau Nhân t phiên mã chung ố ở eukaryote có tính b o t n cao trong ti nả ồ ế hóa M t trong s các ph c h p này làộ ố ứ ợ TFIID, g m protein g n v i h p TATAồ ắ ớ ộ (TATA-box- binding protein) TBP g nắ

v i promotor trong vùng TATA box.ớ Ngoài TBP, ph c h p TFIID cũng g mứ ợ ồ

m t s protein khác độ ố ược g i là nh ngọ ữ nhân t g nố ắ li nề v iớ TBP (TBP-associated factor) = TAFs Chúng

ho tạ đ ngộ nh các ch t trung gian quaư ấ

đó nh hả ưởng c a nhân t ho t hóaủ ố ạ phiên mã được truy n đi S phiên mãề ự cũng yêu c u m t holoenzyme là RNAầ ộ polymerase, ch a pol III t h p ít nh tứ ổ ợ ấ

v i 9 y u t protein khác n m men,ớ ế ố Ở ấ

nh ng y u tứ ế ố này ch aứ nhân tố phiên

mã TFIIB, TFIIF và TFIIH cũng như

nh ng protein khác.ữ

4 Trình t b t ho t gene (gene ự ấ ạ silencing)

Trình t b t ho t gene có th n m trự ấ ạ ể ằ ướ c

ho c sau gene đặ ược đi u hòa kho ng vàiề ả trăm c p base Chúng làm ng ng quáặ ừ trình phiên mã b ng cách bi n đ i histonằ ế ổ

và DNA

5 Promoter ch n l c (alternative ọ ọ promoter)

M tộ vài gene eukaryote có hai ho cặ

nhi uề promoter ho tạ đ ngộ trong

nh ng t bào khác nhau Nh ngữ ế ữ promoter khác nhau này d n đ n nh ngẫ ế ữ

b n phiên mã khác nhau ch a cùng vùngả ứ

mã hóa protein Ví d ụ ở Drosophila, gene mã hóa cho alcohol dehydrogenase,

c u t o c a nó trong genome có ba vùngấ ạ ủ

mã hóa protein b gián đo n b i haiị ạ ở intron S phiên mã u trùng s d ngự ở ấ ử ụ

m t promoter khác v i s phiên mã ộ ớ ự ở

ru i trồ ưởng thành B n phiên mã ru iả ở ồ

gi m trấ ưởng thành có trình t d n đ u 5'ự ẫ ầ dài h n Nh ng h u h t trình t này bơ ư ầ ế ự ị

lo i b trong splicing Promoter bi n đ iạ ỏ ế ổ làm s đi u hòa phiên mã có th khôngự ề ể

ph thu c vào u trùng hay ru i gi mụ ộ ấ ồ ấ

trưởng thành

6 Splicing ch n l c ọ ọ

Cùng promoter được s d ng đ phiênử ụ ể

mã m t gene, các lo i t bào khácộ ở ạ ế nhau có th t o s n ph m có s lể ạ ả ẩ ố ượ ng khác nhau ho c t o ra nh ng proteinặ ạ ữ khác nhau Đi u này là do cùng m t b nề ộ ả phiên mã có th có quá trình ch bi n ể ế ế ở các lo i t bào là khác nhau.ạ ế

S n ph m các phân t mRNA amylaseả ẩ ử khác nhau do quá trình splicing khác nhau

x y ra t bào tuy n nả ở ế ế ước b t và tọ ế bào gan c a chu tủ ộ

S t ng h p a-amylase chu t, nh ngự ổ ợ ở ộ ữ phân t mRNA khác nhau đử ượ ạc t o ra từ cùng m t gene vì nh ng ph n intronộ ữ ầ khác nhau b lo i b trong quá trình chị ạ ỏ ế

bi n RNA Tuy n nế ế ước b t c a chu tọ ủ ộ

t o nhi u enzyme h n gan m c dù cùngạ ề ơ ặ

m t trình t mã hóa độ ự ược phiên mã Ở

m i lo i t bào, cùng m t b n phiên mãỗ ạ ế ộ ả

s c p (primary transcript) đơ ấ ược t ngổ

h p, nh ng có hai quá trình ch bi nợ ư ế ế khác nhau (Hình 11.9) Trình t mã hóaự

b t đ u 50 bp bênắ ầ trong exon 2 đượ c

t oạ thành nhờ n iố v iớ exon 3 và

nh ngữ exon ti p theo tuy n nế Ở ế ướ c

b t b n phiên mã s c p đọ ả ơ ấ ược ch bi nế ế

đ exon S n i v i exon 2 (exon L b lo iể ố ớ ị ạ

đi nh là intron 1 và 2) gan exon Lư Ở

n i v i exonố ớ 2, exon S bị lo iạ đi cùng v iớ intron 1 Exon S và exon L trở thành nh ng trình t 5' bi n đ i c aữ ự ế ổ ủ

amylase mRNA và mRNA này được d chị

mã nh ng t l khác nhau.ở ữ ỷ ệ