Slide 1 1 ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE 2 Sau khi học xong bài này, sinh viên có thể Nhận biết được bản chất của kiểm soát biểu hiện gene ở Prokaryote và Eukaryote Liệt kê các trình tự trên ADN[.]
ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE Mục tiêu: Sau học xong này, sinh viên có thể: - Nhận biết chất kiểm soát biểu gene Prokaryote Eukaryote - Liệt kê trình tự ADN tham gia vào điều hịa biểu gene - Trình bày hoạt động operon chế điều hòa âm điều hòa dương - Phân biệt hoạt động Trp operon Lac operon E.coli Cơ sở điều hòa biểu gen Prokaryote Operon 1962, Jacop – Monod nêu lên khái niệm Operon Một operon gồm: Một số gen cấu trúc : Gen → mRNA → (Protein) men Operon - Promotor: (Vùng khởi đầu) + Điều khiển phiên mã gen cấu trúc + Đứng trước gen cấu trúc + RNA polymerase gắn kết với Promotor → phiên mã gen cấu trúc Operon Operator: (Vùng vận hành) - Một đoạn DNA “gối” lên đầu 3’ promotor đầu 5’ gen cấu trúc - Gen điều khiển (r- regulator gene) phiên mã gen cấu trúc operon + Có promotor riêng + Gen điều khiển → mRNA ngắn → protein điều khiển → gắn kết với operator – điều khiển phiên mã gen cấu trúc Gen r → chất kìm hãm chất hoạt hóa Gen cấu trúc Protein điều khiển Chuỗi phản ứng sinh hóa Chất tiền thân Mơ hình operon Sản phẩm Sản phẩm trung gian 1.Hoạt động operon chế điều hòa âm (negative control) Gen điều hịa sản xuất protein kìm hãm Trường hợp 1: (hình A) protein kìm hãm hoạt động → Gen cấu trúc trạng thái đóng → protein kìm hãm rời khỏi vị trí vận hành? → Gen cấu trúc mở Trường hợp 2: (hình B ) protein kìm hãm khơng hoạt động → Gen cấu trúc trạng thái mở→ Protein kìm hãm hoạt động? → Gen cấu trúc đóng Loại bỏ chất gắn? Hoạt động operon chế điều hòa dương (positive control) Gen điều hòa sản xuất protein hoạt hóa Trường hợp 1: (hình A) protein hoạt hóa hoạt động gắn với vị trí vận hành, đồng thời ARN polymerase gắn với vùng khởi đầu)→ Gen cấu trúc trạng thái mở → protein hoạt hóa rời khỏi vị trí vận hành? → Gen cấu trúc đóng Trường hợp 2: (hình B ) protein hoạt hóa khơng hoạt động → Gen cấu trúc trạng thái đóng→ Protein hoạt hóa hoạt động? → Gen cấu trúc mở Loại bỏ chất gắn? Hoạt động Trp operon E.coli Tác nhân kìm hãm - tryptophan 10 Dị hóa lactose vi khuẩn 11 Hoạt động Lac operon E.coli Khơng có mặt lactose Gen điều khiển lac Sự phiên mã giải mã Chất kìm hãm hoạt động Khơng phiên mã Protein kìm hãm có hai vị trí liên kết, liên kết với allolactose vị trí liên kết với ADN 12 Operon lac E.coli Có mặt lactose Khi lactose diện, số bị biến đổi thành allolactose, allolactose kết hợp với protein kìm hãm Gen điều khiển lac Sự phiên mã giải mã Sự phiên mã giải mã Chất kìm hãm khơng liên kết với operator Protein kìm hãm có hai vị trí liên kết, liên kết với allolactose vị trí liên kết với ADN 13 Lac operon điều hịa protein hoạt hóa dị hóa (catabolite activator protein- CAP) - Ở vi khuẩn E.coli số vi khuẩn khác, glucose có mặt, chuyển hóa loại đường khác bị kìm hãm, tượng gọi ức chế dị hóa (catabolite repression) Sự ức chế dị hóa kết điều hòa dương việc đáp ứng với glucose - Điều hịa dương thực thơng qua liên kết CAP vị trí có trình tự ADN đặc biệt gần với promoter lac operon - RNA polymerase không liên kết hữu hiệu với promoter trừ CAP gắn kết ADN- tạo phức với cAMP 14 Hình- Sự kết hợp phức cAMP-CAP vào ADN để tạo nên bẻ cong ADN hoạt hóa phiên mã 15 Lac operon điều hịa protein hoạt hóa dị hóa (catabolite activator protein- CAP) - Sự biểu gen đích mở hay đóng tùy thuộc nồng độ cAMP tế bào cao hay thấp - Ở vi khuẩn E.coli, nồng độ cAMP nghịch với nồng độ glucose 16 Hình- CAP điều hịa lac operon nồng độ glucose thấp 17 Hình- CAP điều hịa lac operon nồng độ glucose cao 18 ... - Nhận biết chất kiểm soát biểu gene Prokaryote Eukaryote - Liệt kê trình tự ADN tham gia vào điều hịa biểu gene - Trình bày hoạt động operon chế điều hòa âm điều hòa dương - Phân biệt hoạt động... Cơ sở điều hòa biểu gen Prokaryote Operon 1962, Jacop – Monod nêu lên khái niệm Operon Một operon gồm: Một số gen cấu trúc : Gen → mRNA → (Protein) men Operon - Promotor: (Vùng khởi đầu) + Điều. .. trúc - Gen điều khiển (r- regulator gene) phiên mã gen cấu trúc operon + Có promotor riêng + Gen điều khiển → mRNA ngắn → protein điều khiển → gắn kết với operator – điều khiển phiên mã gen cấu