điều hòa hoạt động biểu hiện của gen

L/O/G/O GV Th.S Trần Hồng Bảo Quyên    Đặc điểm điều hòa biểu hiện gen  Mục đích  Các mức độ biểu hiện gen  Điều hòa âm tính –dương tính 02/23/14 2  • Sự biểu hiện của gen chịu sự kiểm soát của cơ chế điều hòa. • Đáp lại các biến đổi của môi trường bên trong và ngoài cơ thể. • Thực hiện ở nhiều mức độ khác nhau và liên quan đến từng giai đoạn phát triển. • Gen điều hòa giữ vai trò quan trọng trong việc đóng mở các gen cấu trúc để có biểu hiện tổng hợp protein đúng lúc, đúng nơi theo nhu cầu cụ thể của tế bào 02/23/14 3  •  !"  #$"%&'$ () * +),-./0"1234 '56789":1;6<":678=":>?" ?@"A •  !" B"::$"'C?@") D'34 E":F"6 066G6 9 1;'"C(1H'-18+/; #"A • 0/C(H6 ;I;'?(.6?J62": +)$"%&'$/K":'L MN" #":8+O'6P"  (Q/K":?J1 R4 (G61S": :$"A • TJ/; #":$"=,I D"18+I;'?(.6/='5 U"  ()$7("A • . 02/23/14 4  • V1P 34?J1 R4/; #":$"W  !" #$!% • &'#()#) *+,% 02/23/14 5 XY 1. Điều hòa và biểu hiện bằng thay đổi cấu trúc NST hay cấu trúc phân tử DNA 2. Điều hòa ở mức độ phiên mã 3. Cắt bỏ intron, nối exon (Splicing) 4. mARN gắn với một số protein đặc hiệu xuyên qua lỗ nhân ra bào tương 5. Huỷ các mARN không được dùng để dịch mã 6. Dịch mã, tổng hợp Protein 7. Biến đổi protein 8. Điều hòa bằng cơ chế phân hủy Protein .:41(G"/; #"34:$"H6 ;18+1 R4 =?" ,Z6" O"6 Z6 02/23/14 7 • Chủ yếu là điều hòa cấu trúc của chất nhiễm sắc (chromatin) • Trong vùng dị nhiễm sắc (heterochromatin) là nơi chất nhiễm sắc đóng xoắn chặt, các gen thường không biểu hiện • Sự biến đổi hóa học của các histone và DNA của chromatin có ảnh hưởng đến cấu trúc của chromatin và sự biểu hiện của gen [A  R4 ,C /; #" :$" /K": 6 4& 12 \67ET 4&\67E) O"6] a. Sự Acetyl hóa histone Nhóm acetyl được gắn vào lysine tích điện dương trong đuôi histone → chromatin tháo xoắn → phiên mã. b. Sự methyl hóa DNA  Nhóm methyl được gắn vào chromatin. Sự gắn thêm nhóm phosphate gần các acid amin bị methyl hóa sẽ làm cho chromatin tháo xoắn.  Trong các sinh vật đa bào, metyl hoá ADN là một dấu hiệu biểu hiện gen liên quan tới sự biệt hoá của mô tế bào. Trình tự nhận biết cho sự metyl hoá rất ngắn, ở động vật thường là CG còn ở thực vật là CNG. ^A R4 (G61S"::$"/K":I;'?(.6) N"'_ -./!0$1 23!4)56W Một số yếu tố trình tự điều khiển, gọi là các yếu tố điều khiển gần, nằm ngay gần promoter, còn các yếu tố điều khiển xa nằm cách promoter một đoạn xa hơn và chúng tập hợp thành một nhóm được gọi là các trình từ tăng cường (enhancer) 5 U"  (G61S":34$" 4"$7,C.&06L (G6 H4) N"'_ [...]... dương tính nhờ một protein kích hoạt, chẳng hạn như catabolite activator protein (CAP), một chất hoạt hóa (activator) của sự phiên mã · Khi glucose (một nguồn thức ăn ưa thích của E.coli) trong môi trường rất ít, CAP được hoạt hóa bằng cách gắn với AMP vòng (cyclic AMP) · CAP đã kích hoạt sẽ gắn vào vùng hoạt hóa (phía trước vùng khởi động) của lac operon và làm tăng ái lực của RNA polymerase → tốc độ... phosphoryl hóa), trong khi đó các protein được chuyển đến bề mặt tế bào động vật thường được gắn thêm các gốc đường • Các protein bề mặt tế bào và nhiều protein khác phải được vận chuyển đến đích ở trong tế bào là nơi chúng có thể biểu hiện chức năng • Sự biểu hiện của gen có thể xuất hiện trong mỗi bước liên quan đến quá trình hoàn thiện và vận chuyển protein trước đây 9 Sử dụng và phân giải Protein... âm tính · Operon cảm ứng (inducible operon): – Bình thường không hoạt động (‘đóng”) Khi có một phân tử gọi là chất cảm ứng (inducer) làm bất hoạt chất ức chế gen phiên mã (“mở”) – Lac operon là một operon cảm ứng 02/23/14 20 Operon ức chế (repressible operon): – Bình thường hoạt động (“mở”) Khi chất ức chế gắn vào vùng vận hành → gen ngừng phiên mã – Trp operon là một operon ức chế 02/23/14 21 Kiểm... được biến đổi: acid amin mở đầu, một số đoạn của chuỗi polypeptid bị cắt bỏ, protein biến đổi cấu hình, gắn thêm một số chức hóa học như acetat, photphat , lập cầu nối disulfide hoặc cắt bỏ 1 đọan peptid ở giữa protein…để thực hiện chức năng của nó 8 Cung cấp protein đúng địa chỉ, nơi tế bào và cơ thể cần sử dụng hoạt hóa hoặc bất hoạt • Các protein điều hòa thường được một cách phổ biến tương ứng... ngòai bào tương theo hướng 5’- 3’ 5 - Hủy mARN (nếu mARN không được dịch mã) • Nếu mARN không được dịch mã, dưới tác dụng của ribonuclease sẽ phân hủy phân tử mARN này • Sự thoái hóa mRNA là một cơ chế kiểm soát chủ yếu trong biểu hiện gen ở sinh vật bậc cao, thời gian tồn tại của mRNA phụ thuộc vào độ dài trình tự AU ở vùng 3’ không dịch mã và sự khử đuôi poly A 6 - Dịch mã, tổng hợp protein •... enzyme RNA polymerase II kích hoạt quá trình phiên mã Các protein hoạt hóa gắn càng nhiều trình tự enhancer, phiên mã càng mạnh, có thể cực đại Các activator protein gắn với nhiều enhancer Cấu trúc đoạn gen ở vị trí các protein bám dính 3 Sự cắt nối các intron và exon • Qúa trình này nhờ spliceosome (gồm snRNP và các protein) • Hai Nu đầu tiên GU ở đầu 5’ và AG ở đầu 3’ của mỗi intron là vị trí nhận... tố hoạt hoá ở sinh vật bậc cao như là các yếu tố hỗ trợ RNA polymerase di chuyển lên phía trước kể từ vị trí promoter trong quá trình phiên mã • Các phức protein có khả năng gắn với phần phía trên của RNA polymerase II do RNA polymerase có các vị trí đặc hiệu gắn cho các yếu tố này đặc biệt đối với các yếu tố có khả năng liên kết với các enhancer c.Protein hoạt hóa (activator protein): Protein hoạt. .. của lac operon và làm tăng ái lực của RNA polymerase → tốc độ phiên mã 02/23/14 22 •Khi lượng glucose trong môi trường tăng, CAP tách khỏi lac operon, và tốc độ phiên mã trở lại bình thường •CAP giúp điều hòa các operon khác mã hóa cho các enzymes được dùng trong con đường dị hóa 02/23/14 23 02/23/14 24 ... intron và exon • Qúa trình này nhờ spliceosome (gồm snRNP và các protein) • Hai Nu đầu tiên GU ở đầu 5’ và AG ở đầu 3’ của mỗi intron là vị trí nhận biết để cắt intron ra khỏi phân tử tiền mARN Ba bước của cơ chế cắt-nối (splicing) pre-mRNA sinh vật bậc cao (1) lắp mũ 5’ (xảy ra cùng lúc phiên mã); (2) tách bỏ và gắn đuôi poly(A); và (3) splicing (xảy ra trong nhân trước khi mRNA đi ra tế bào chất) 4 . điều hòa biểu hiện gen  Mục đích  Các mức độ biểu hiện gen  Điều hòa âm tính –dương tính 02/23/14 2  • Sự biểu hiện của. thường không biểu hiện • Sự biến đổi hóa học của các histone và DNA của chromatin có ảnh hưởng đến cấu trúc của chromatin và sự biểu hiện của gen [A 