Operon – là một đơn vị DNA mang cỏc gen nằm liền kề với nhau được điều khiển chung bởi một trỡnh tự khởi đầu phiờn mó promoter và một trỡnh tự chỉ huy operator, một trỡnh tự kết thỳc phi
ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN MỞ RỘNG Tại hệ gen eukaryote lại cần nucleosome histone protein bảo thủ tiến hóa ? ĐINH ON LONG Nội dung Sự điều hòa prokaryote Sự điều hòa Eukaryote Tại hệ gen eukaryote lại cần nucleosome histone protein bảo thủ trình tiến hóa? Một số đặc ®iĨm cÊu tróc gen - Sù biĨu hiƯn cđa gen đợc kiểm soát chặt chẽ Không phải tất gen có ADN tế bào đợc biểu Những gen khác đợc hoạt hóa biểu tế bào khác điều hòa gen prokaryote - Sinh vật điều hòa hoạt động gen cho sản phẩm gen cần thiết cho chức tế bào đợc sinh Điều cho phép tế bào đáp ứng lại yêu cầu môi trờng - Trong hệ gen tồn gen thờng xuyên trạng thái họat ®éng, ®ỵc ®iỊu khiĨn sù biĨu hiƯn cđa gen giảm tắt hẳn Những gen thờng gen mà hóa cho loại protein tham gia vào trình trao đổi chất quan trọng (thờng xuyên diễn ra), nh gen mà hóa enzym tham gia trình đờng phân glucoza, tổng hợp axit amin Những gen đợc gọi gen định (constitutive genes) - Ngợc lại tồn gen thờng xuyên trạng thái hoạt động yếu (v.d Lac Operon), không hoạt động Khi có yêu cầu, điều khiển làm biểu gen tăng lên Những gen đợc gọi gen kích ứng (inducible genes) điều hòa gen prokaryote Gen điểu hịa bởi: • Tốc độ phiên mã • Thời gian tồn mARN • Tốc độ dịch mã ã Thoỏi húa protein điều hòa gen prokaryote Mô hình Lac Operon 1961: Monod v Franỗois Jacob phỏt mơ hình operon nghiên cứu dịng tế bào E coli đột biến gen sử dụng lactose Operon – đơn vị DNA mang gen nằm liền kề với điều khiển chung trình tự khởi đầu phiên mã (promoter) trình tự huy (operator), trình tự kết thúc phiên mã (terminator) Chúng biểu đồng thời để đáp ứng thay đổi môi trường điều hòa gen prokaryote ã Khỏi nim v protein dị hình (allosteric protein) hai kiểu điều khiển operon chất ức chế Promoter Operator Genes DNA Active repressor Active repressor Tryptophan Inactive repressor Inactive repressor Lactose lac OPERON trp OPERON điều hòa gen prokaryote - Lac Operon điều hòa gen prokaryote - Lac Operon a) Cấu trúc vùng điều khiển operon Lac Trình tự liên kết CAP ARN polymerase liên kết bao phủ đoạn trình tự mARN CAACGCAATTAATGTGAGTTAGCTCACTCATTAGGCACCCCAGGCTTTACATTTATGCCTCCG GCTCGTATGTTGTGTGGAATTGTGAGCGGATAACAATTTCACACAGGAAACAGCT G T T G C G T T A A T T A C A C T C A A T C G A G T G A G T A A T C C G TG G GGTC C G A A A T G T A A A T A C G G A G G C C G A G C A T A C A A C A C A C C T T A A C A C T C G C C T A T T G T T A A A G T G T G T C C T T T G T C G A -35 b) Tr×nh tù operator (O) cđa operon Lac 5’ A A T T G T G A G C G G A T A A C A A T T 3’ T T A A C A C T C G C C T A T T G T T A A -10 +1 LacI liªn kết bao phủ đoạn trình tự (operator) trình tự lặp lại đảo chiều qua cặp nucleotit 11 Hình 5.5 Cấu trúc vùng điều khiển operon Lac a) Trình tự nucleotit cấu trúc vùng điều khiĨn cho thÊy vÞ trÝ CAP phÝa tríc promoter, vị trí liên kết protein ức chế LacI nằm "gối" lên promoter b) Trình tự operator (O) gồm hai đoạn trình tự lặp lại đảo chiều, đối xứng qua cặp nucleotit số 11 điều hòa gen prokaryote Các gen cấu trúc Lac Operon lac Z – mã hóa b- galactosidase lac Y – mã hóa permease lac A – mã hóa cho enzym galactoside acetylase 10 Nội dung Khái niệm Một số đặc điểm cấu trúc gen Sự điều hòa hoạt động gen prokaryote Sự điều hòa gen Eukaryote 17 Sự điều hßa gen ë Eukaryote Gen eukaryote điểu hịa bởi: • Cấu hình NST • Tốc độ phiên mã • Q trình hồn thiện mARN • Q trình vận chuyển mARN • Thời gian tồn (thóai hóa) mARN • Tốc độ dịch mã (tổng hợp protein) • Quá trỡnh thoỏi húa protein 18 Sự điều hòa gen Eukaryote Promoter trình tự điều hòa ã Nằm ngợc dòng vị trí khởi đầu phiên mà ã Điều khiển hoạt động gen qua lực tơng tác với enzym RNA polymerase trình tự khởi đầu phiên mà (ví dụ: hộp TATA) ã Các promoter đợc hoạt hoá protein nhân tố phiên (TF) Các TF có khả liên kết đặc hiệu với trình tự điều khiển) Cần phân biệt TF với IF ã Các promoter đợc điều hoà âm tính hay dơng tính 19 Sự điều hòa gen Eukaryote Các Enhancer ã Có thể nguợc dòng hay xuôi dòng gen ã Các TF liên kết với đoạn enhancer đặc hiệu; liên kết đuợc định trình tự DNA ã Sự liên kết TF enhancer thúc đẩy TF tuơng tác với TIC (phức hệ khởi đầu phiên mÃ) thúc đẩy họat ®éng cđa phøc hƯ nµy 20