TIỂU LUẬN SINH HỌC TÌM HIỂU ĐẶC ĐIỂM BỘ GEN EUKARYOTE

MỤC LỤC A ĐẶC ĐIỂM BỘ GEN EUKARYOTE - Kích thước gen lớn Đa số gen có tính gián đoạn DNA liên kết với protein (histone phi histone) Trong đó, protein có vai trò quan trọng - điều hòa biểu gen Đa số eukaryote có thể đa bào nên tế bào không tiếp xúc trực tiếp với môi trường, điều hòa không nhằm mục đích đối phó với biến động ngoại bào mà chuyên biệt hóa tế bào vào cấu trúc chức riêng không mang tính thuận - nghịch Bộ gen tất tế bào gen khác hoạt động vào thời điểm khác giai đoạn phát triển thể Trong loại mô, gen hoạt động không lúc VD Ở người, tùy giai đoạn phát triển mà cấu tạo hemoglobin có mạch polypeptid giống đôi Giai đoạn Phôi (Embryonic) Thai(Foetal) trưởng thành (lọt lòng) (Adult) Loại Hb HbE Mạch polypeptid Gower I ξ2ε2 Hb Gower II α2ε2 Hb Portland ξ2γ2 α2γ2 HbF HbA HbA1 (97,5%) α2β2 HbA2 (2%) α2δ2 HbF(0.5%) α2γ2 Gen α hoạt động suốt đời, gen khác hoạt động giai đoạn riêng - Không có phiên mã dở B CÁC CẤP ĐỘ ĐIỀU HÒA Do phiên mã dịch mã trình xảy không đồng thời nên điều hòa phức tạp trải qua nhiều giai đoạn hình sau 1.Ở cấp phân tử DNA 2.Ở cấp chất nhiễm sắc Ở cấp phiên mã Ở cấp sau phiên mã Ở cấp dịch mã Ở cấp sau dịch mã Các giai đoạn biểu gen điều hòa Eukaryote I ĐIỀU HÒA Ở CẤP PHÂN TỬ DNA Hình Sơ đồHình tổ chức cácđồgene điểncác hìnhgene eukaryote cao 3: Sơ tổ chức điển hìnhbậc eukaryote bậc cao Lặp lại gen tổng hợp sản phẩm mà tế bào có nhu cầu cao Ở số tế bào, số gen định lặp lại nhiều lần làm tăng số lượng nhằm đảm bảo đủ số lượng cần thiết cho dịch mã phải tổng hợp hàng triệu phân tử protein vào lúc cần thiết VD: NST Xenopus (ếch) chứa 450 DNA mã hóa cho rRNA 18S 28S nhân có 20.000 gen mã hóa cho rRNA 5S Genome người có chứa khoảng 2000 gen mã cho rRNA 5S Các gen mã hóa cho histone có với nhiều lặp lại hàng trăm lần Biến đổi cấu trúc phân tử DNA Sự methyl hóa làm tắt gen Sự methyl hóa DNA: gắn thêm nhóm methyl-CH3 vào C5 base cytosine nằm cặp CG, biến đổi hóa học tự nhiên sau DNA chép vùng điều hòa hay promter Hình Điều chỉnh metyl Hình 1.1: PƯ methyl hóa1.2: cytosine hoá ADN Enzym methyltransferase De novo metylase (DNA methylase) Maintenance methylase De novo demetylase (DNA demethylase) Chức Thêm nhóm metyl Thêm nhóm methyl vào sợi tổng hợp Loại nhóm metyl Tuy nhiên, enzym De novo demetylase chưa tìm thấy tế bào động vật Kết nghiên cứu gần (2002-2005) cho thấy số enzym sửa chữa ADN có liên quan đến việc loại bỏ cytosine mang nhóm methyl Trình tự nhận biết cho metyl hoá ngắn, động vật thường CG thực vật CNG (N=A,T,C) Vùng methyl hóa xảy gần vị trí promoter/operator nên làm cản trở việc gắn protein ức chế làm bất hoạt gen tương tự ức chế protein ức chế gắn vào operator DNA bị co xoắn chặt lại gen tiến hành phiên mã Vùng bị methyl hóa thường chuyển thành vùng dị nhiễm sắc Hợp tử hình thành trứng thụ tinh có hầu hết kiểu methyl hoá DNA bị xoá Trong trình biệt hoá mô kiểu methyl hóa hình thành Những gen mà promoter bị metyl hoá bị tắt hoàn toàn Hình 1.3: Cơ chế kép làm tắt gen etylcytosine MeCP2) Những protein huy động emzym histone deacetylase (khử acetyl) histone methylase tạo thành Hình 1.4: Cơ chế kép làm tắt gen hoàn toàn Khi vùng NST bị methyl hóa trạng thái truyền từ tế bào sang tế bào khác nhờ enzyme maintenance methylase (enzyme trì methylase) Methyl hóa Cytosine không metyl hóa E trì methylase ko nhận raE.Cduy trì methylase Methyl hóa Hình 1.5: Kiểu methyl hóa DNA trì qua phân bào (Alberts et al, 2002) Hiện tượng in vết gen (gene imprinting) Trạng thái methyl hóa sở cho tượng in vết gen động vật có vú Biểu hiện: Ở số gen định, alen có nguồn gốc từ bố từ mẹ biểu suốt đời sống cá thể Vd: Tế bào người, gen H19 Igf2 nằm NST số 11 Nhưng: Bản gen H19 mẹ hoạt động, bố không biểu Bản gen Igf2 bố hoạt động, mẹ không biểu NST mẹ NST bố MeCP2 Hình 1.6: Mối liên quan metyl hoá trình tự cách li khả liên kết với protein chúng Nguyên nhân: Do trạng thái methyl hóa trình tự cách ly NST có nguồn gốc từ mẹ bố khác Trên NST từ mẹ, protein CTCF(CCCTC-binding Factor) đính kết vào trình tự cách ly (insulator), cản trở tương tác gen Igf2 với yếu tố hoạt hóa liên kết trình tự tăng cường Trên NST từ bố, trình tự cách ly promoter gen H19 bị methyl hóa + liên kết với protein MeCP2 (huy động histone deacetylase) máy phiên mã không liên kết với promoter + CTCF không liên kết với trình tự cách ly ức chế gen Sự truyền tính trạng thông qua chế không liên quan trực tiếp đến trình tự nucleotid gọi truyền học ngoại sinh Vd: Hiện tượng bất hoạt NST X Mèo khoang Màu lông khoang thấy mèo Bởi gen qui định màu lông NST X Nếu mèo dị hợp tử có allen kiểu dại đột biến bất hoạt ngẫu nhiên NST X cho màu lông khoang Màu trắng tế bào có NST X bất hoạt chứa allen đột biến II ĐIỀU HÒA Ở CẤP CHẤT NHIỄM SẮC - CẢI BIẾN HISTONE DNA + histon  nucleosome  chất nhiễm sắc Protein nonhistone: Các protein lại nhiễm sắc sau protein histone loại bỏ Protein nonhistone phổ biến là: giá đỡ protein, DNA polymerase, protein dị nhiễm sắc 1(HP1-kích thích hình thành dị NS), polycomb Trong vùng dị nhiễm sắc (heterochrometin), nơi chất nhiễm sắc trạng thái kết đặc gen thường không biểu CM: Chuyển gen có mức độ phiên mã cao vào vùng dị nhiễm sắc tế bào nấm men gen không biểu Sự cải biến Histone: acetyl hóa, loại acetyl hóa, methyl hóa phosphoryl hóa Sự acetyl hóa histone  hoạt hóa gen Acetyl hóa histone phản ứng gắn thêm nhóm acetyl–COCH3 từ acetyl CoA vào acid amin lysine đặc hiệu phân bố phần đuôi histone (N-terminal ) tạo thành ε-N-acetyl lysine, có tác dụng hoạt hóa gen Thực hiện: Enzym acetyl transferase-HAT Hình 2.1: Phản ứng acetyl hóa lysine http://www.web-books.com/MoBio/Free/Ch4G.htm Hình 2.2: Acetyl hóa đuôi histone thúc đẩy việc nới lỏng cấu trúc chất nhiễm sắc, qua cho phép phiên mã diễn Ngoại trừ histone H2A, histone lõi khác thường có đến vị trí có gắn nhóm acetyl Một nucleosome có tới 26 vị trí mang nhóm acetyl Histone có tính kiềm cấu trúc chúng có khoảng 20-30% arginine lysine tích điện dương (+) Khi acetyl hóa, điện tích dương bị trung hòa Làm đuôi histone không liên kết chặt với acid nucleic tích điện âm định nhóm phosphast nucleoxome lân cận  DNA giãn xoắn tạo điều kiện cho RNA polymerase tiếp cận với promoter nên trình phiên mã thực Khi vùng có mang nhóm acetyl, phức tái mô hình chromatin (remodeling chromatin complexes) (điều biến) phá vỡ tạm thời cấu trúc lõi histone hay dịch chuyển nucleosome sợi nhiễm sắc hay làm cho histone H2A-H2B bị di chuyển khỏi cấu trúc lõi nucleosome Nhờ đó, promoter bộc lộ, cho phép trình phiên mã bắt đầu (Võ Thị Hương Lan) Protein histone Protein histone phứcđiều điềubiến biến phức phức hợpphiên phiênmã mã phức hợp Hình 2.3: Phức tái mô hình chromatin (remodeling chromatin complexes) http://www.nhasinhhoctre.com/forum/viewtopic.php?f=29&t=322 10 Hình 6.3 Sự phân giải protein proteasome Proteasome protein lớn có dạng giống phức hệ protein lớn có dạng giống “hộp chứa rác” có khả “băm” nhỏ protein không cần tế bào Trong phần lớn trường hợp, protein bị proteasome “tấn công” chúng đánh dấu ubiquitin, protein nhỏ Các bước miêu tả hình cần có ATP Các proteasome eukaryote có khối lượng lớn tiểu phần ribosome phân bố khắp tế bào Hình dạng giống protein chaperon vốn có chức “bảo vệ” phân giải protein Tầm quan trọng proteasome nhận thấy qua việc đột biến dẫn đến hình thành số protein điều hòa chu kì tế bào trở nên trơ với hoạt động phân giải proteasome tế bào trở thành tế bào ung thư 57 VII ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE BẰNG RNA Các thành phần tham gia vào trình điều hòa gen RNA Tên tiếng Anh Kí hiệu Tên tiếng Việt Double - stranded RNA dsRNA RNA sợi kép Antisense RNA asRNA RNA đối nghĩa Interference RNA iRNA RNA can thiệp Short interference RNA siRNA Micro RNA miRNA RNA Induced Silencing Complex RISC RNA - dependent RNA polymerase RdRP Dicer Drosha Phức hệ tắt gen kích ứng RNA RNA polymerase dùng RNA làm khuôn Yếu tố xén Đặc điểm Là đọan RNA dài mạch kép mang trình tự bắt cặp bổ sung với gen mục tiêu Gồm mạch mang nghĩa mạch đối nghĩa Là đoạn RNA mạch đơn, có trình tự bổ sung với trình tự mRNA mang nghĩa dùng làm khuôn dịch mã protein Là can thiệp RNA, làm cho gen có trình tự tương ứng với RNA bị “tắt” Là phân đoạn dsRNA bị cắt ngắn enzym, có kích thước khoảng 23 bp (cặp base) Là phân tử RNA có kích thước 21 – 22 nucleotit Xúc tác cho việc nhân lên siRNA lọai enzyme có hoạt tính Rnase III (nhận biết cắt đoạn RNA mạch kép) Là loại enzym có hoạt tính Rnase III, dùng để xúc tác cho trình chế biến pri-miRNA thành premiRNA Hình7.1 Các thành phần Dicer 58 Hình 7.2 Các thành phần Drosha http://www.microrna.ic.cz/obr/image010.jpg Hình 7.3 Các thành phần phức hệ RISC Điều hòa biểu gen antisense RNA (asRNA) a Đặc điểm Phân tử DNA có mạch, có mạch làm khuôn để thực trình phiên mã tạo mRNA, trình tự mRNA tạo sợi sense Mạch DNA lại khuôn để tổng hợp mRNA sợi antisense (non-coding strand/ sợi không mã hóa) Giả sử sợi DNA không làm khuôn phiên mã thành RNA, sợi RNA trình tự antisense mRNA (sợi sense) bắt cặp bổ sung với mRNA tương ứng Antisense RNA sử dụng để điều hòa biểu gene vi khuẩn sinh vật nhân chuẩn b Cơ chế Sự biểu asRNA tế bào biến nạp vào tế bào đoạn oligonucleotit đối nghĩa có ảnh hưởng mạnh đến khả tổng hợp protein từ phân tử mRNA tương ứng Nếu antisense tạo ra, bắt cặp bổ sung với mRNA đích ngăn không cho ribosome bám vào mRNA để dịch mã Hiệu ức chế biểu gen asRNA khác loài gen, có bất hoạt gen không đặc hiệu asRNA Trong thực tế, antisense RNA không tổng hợp từ sợi không làm khuôn gene tạo mRNA Một gene khác (anti-gene) sử dụng để tạo antisense RNA 59 VD: Bacterioferritin protein mà vi khuẩn sử dụng việc chứa nguyên tử sắt dư thừa Do cần đoạn ngắn antisense RNA khóa mRNA nên antigene bfr có trình tự tương tự với gene cấu trúc ngắn Khi nồng độ sắt môi trường nuôi cấy thấp, bacterioferritin không cần đến, nồng độ sắt tăng lên, tạo Gene bfr phiên mã hai trường hợp Tuy nhiên, gene anti-bfr điều khiển protein điều hòa có tên Fur (ferric uptake regulator) có khả cảm nhận nồng độ sắt Khi nồng độ sắt cao, Fur đóng vai trò protein ức chế tắt tá operon cần cho việc tế bào thích nghi với khan sắt, Fur gắn sắt tắt gene anti-bfr Điều giúp bfr dịch mã tạo nhiều bacterioferritin Trong điều kiện môi trường có nồng độ sắt thấp gene anti-bfr phiên mã trình dịch mã gene bfr bị khóa Hình 7.4 Cơ chế điều hòa gen bfr anti-bfr RNA c Ứng dụng 60 Ứng dụng điển hình antisense RNA giống cà chua biến nạp đối nghĩa gen mã hóa enzym polygalacturonase – enzym làm cà chua chín thối nhũn nhanh – tạo nên giống cà chua bảo quản lâu dài chống thối nhũn (Smith cs, 1988) Antisense RNA nhân tạo can thiệp vào việc biểu gene hay trình tế bào mà có RNA tham gia VD Antisense RNA thí nghiệm để ức chế ung thư cách ngăn cản biểu gene có sản phẩm tham gia vào việc phân chia nhiễm sắc thể Một phương pháp điều trị liệu pháp gen (gene therapy) sử dụng asRNA: đưa oligonucleotit RNA bổ sung với mRNA gen bệnh ngăn cản dịch mã không tạo protein có hại RNA liệu pháp gắn đặc hiệu với phân tử virus đích, kìm hãm chức phá vỡ phân tử (thuốc HGTV43, thuốc VRX496) Điều hòa biểu gen phân tử RNA có kích thước nhỏ (siRNA miRNA) Vào năm 1998, hai nhà khoa học người Mỹ: Andrew Fire and Craig Mello khám phá chế có khả phân hủy mRNA gene cụ thể Cơ chế này, với tên gọi trình can thiệp RNA, kích hoạt phân tử RNA tồn tế bào với cấu trúc sợi đôi RNA sợi đôi kích hoạt chế hóa sinh để phân hủy phân tử mRNA có mã di truyền giống với Khi phân tử mRNA biến mất, gen tương ứng bị bất hoạt, protein gene mã hóa tạo Với việc khám phá chế kiểm soát thông tin di truyền, Andrew Z Fire Craig C Mello đoạt giải Nobel Y học vào năm 2006 61 Hình 7.5 Hai nhà khoa học RNAi Hình 7.6 Đối tượng phát phát RNAi a Nguồn gốc siRNA miRNA i siRNA siRNA hình thành từ phân tử dsRNA Phân tử có mạch RNA dài gồm mạch mang nghĩa mạch đối nghĩa nguyên nhân gây ảnh hưởng đến bước hoàn thiện mRNA, ảnh hưởng tới dịch mã (thường dịch mã diễn yếu chí hoàn toàn bị ức chế) Một phân tử dsRNA bị enzym Dicer cắt tạo nhiều phân tử siRNA Nguồn gốc dsRNA Ở nhiều loài Eukaryote, trình tự dsRNA người biến nạp vào tế bào gây bất hoạt gen Nếu biến nạp mạch đơn phân tử (dù mạch mang nghĩa mạch đối nghĩa) ức chế tổng hợp protein mức thấp Nhưng đồng thời biến nạp hai mạch tế bào ức chế tổng hợp protein mạnh đồng loạt Việc biến nạp dsRNA có trình tự tương ứng với gen vào loài Caenorhabditis elegens gây nên bất hoạt biểu gen đặc hiệu tế bào xoma cá thể F1 thể biến nạp Hình 7.7 Thí nghiệm Andrew Fire Craig Mello đối tượng C elegens: biến nạp RNA mã hóa cho loại protein vào thể C elegens Nếu biến nạp sigle-stranded RNA: hệ F1 không bị ảnh hưởng Nếu biến nạp dsRNA: hệ F1, giun bắt đầu co giật http://bioweb.uwlax.edu/GenWeb/Molecular/Theory/Reg%20of%20gene%20expression/cell%20reg.htm 62 Sự biến nạp dsRNA ức chế biểu gen vị trí xa vị trí biến nạp Chỉ có dsRNA mang trình tự tương ứng với exon gen có hiệu ức chế biểu gen, dsRNA mang trình tự tương ứng với intron không Chỉ cần lượng nhỏ dsRNA (vài phân tử tế bào) đủ để ức chế hoàn toàn biểu protein Hình 7.8 Phân tử dsRNA dài bị cắt thành siRNA nhỏ dsRNA tồn sẵn tự nhiên Gene nhảy, gọi transposon, trình tự DNA di chuyển gene Chúng tồn tất sinh vật gây thiệt hại chúng gắn sai vị trí gene Nhiều transposon hoạt động cách chép DNA sang RNA, RNA sau phiên mã ngược thành DNA gắn vào vị trí khác gene Một phần phân tử RNA thường có cấu trúc sợi đôi dsRNA mục tiêu chế can thiệp RNA Nhiều virus có hệ gen RNA dạng sợi kép (dsRNA), chẳng hạn virus gây bệnh vàng lụi ngô, virus gây bệnh tiêu chảy trẻ em,… Khi virus xâm nhiễm vào tế bào, chúng bơm thông tin di truyền (phân tử RNA sợi đôi) chúng vào tế bào vật chủ SiRNA tế bào eukaryote sản xuất (ở nấm men) DNA nằm vùng tâm động nhiễm sắc thể tế bào nấm men tiến hành phiên mã tạo RNA Phân tử RNA sau loại enzym nấm men chép thành phân tử RNA sợi kép, phân tử tiếp tục biến đổi để tạo nên siRNA ii miRNA 63 Từ năm 1993, số nghiên cứu phát phân tử RNA mạch đơn có kích thước nhỏ, gọi tắt tiểu-RNA (microRNA hay miRNA) có khả liên kết với trình tự bổ sung với mRNA Các miRNA hình thành từ phân tử RNA dài tiền thân (pri-miRNA), tự cuộn gập, chứa “cấu trúc kẹp tóc” (dạng sợi kép) giữ với liên kết hydro Sau cấu trúc kẹp tóc (pre –miRNA: khoảng 70 nucleotit) cắt khỏi phân tử tiền thân nhờ Drosha, khỏi nhân vào tế bào chất tiếp tục cắt tỉa Dicer thành đoạn RNA kép ngắn khoảng 22bp Một hai mạch sau bị phân giải, mạch lại (mạch miRNA) tạo phức với protein Hình 7.9 Con đường tạo thành miRNA trưởng thành http://www.microrna.ic.cz/obr/image006.jpg Các miRNA phát lần lin-4 let-7, hai miRNA có vai trò chủ yếu việc điều hòa thời điểm phát triển Caenorhabditis elegens Cho tới tại, miRNA mô tả đối tượng thực vật động vật Các số liệu ước tính cho thấy khoảng 1/3 tổng số gen người điều hòa qua chế miRNA Các công trình nghiên cứu theo hướng xác định điều hòa phân tử miRNA vi khuẩn virus b Đặc điểm chung siRNA miRNA SiRNA miRNA phân tử RNA có kích thước nhỏ thực chức giống Vì vậy, chế phản ứng điều hòa biểu gen hai phân tử RNA giống nhau: tương tác với protein tạo phức hợp gây hiệu ứng tương tự mạch mRNA đích chất nhiễm sắc 64 Cả siRNA miRNA tham gia vào chế ngăn chặn sau phiên mã (posttranscriptional gene silencing), bao gồm trình phân hủy mRNA (mRNA cleavage) trình ức chế dịch mã (translational repression) Khi mRNA bị phân hủy gene tương ứng với phân tử mRNA bị bất hoạt Cơ chế tắt gen phụ thuộc vào mức độ tương đồng (mức độ bổ sung) siRNA miRNA với trình tự mRNA đích Nếu miRNA hay siRNA bổ sung gần hoàn toàn với trình tự mRNA đích miRNA hay siRNA đặc hiệu cho trình phân hủy mRNA (do hoạt tính nuclease RISC), bổ sung phần, chúng tham gia ức chế trình dịch mã Ngoài việc ảnh hưởng tới trình sau phiên mã dịch mã phân tử mRNA, RNA có kích thước nhỏ gây nên tái cấu trúc chất nhiễm sắc, kìm hãm trình phiên mã Hình 7.10 Sơ đồ phản ứng chung siRNA miRNA http://www.microrna.ic.cz/mirna4.html c Cơ chế điều hòa biểu gen siRNA miRNA  Cơ chế điều hòa biểu gen siRNA siRNA kép tạo thành liên kết với phức hệ RISC biến tính thành mạch đơn (dùng lượng từ ATP) Sự xuất mạch đơn hoạt hóa RISC (RISC*) Ở trạng thái hoạt hóa, RISC* đưa tới phân tới phân tử mRNA đích có trình tự bổ sung với siRNA Lúc này, RISC* cắt phân tử mRNA đích ngăn cản dịch mã từ phân tử 65 Hình 7.11 Con đường điều hòa gen siRNA https://www.qiagen.com/geneglobe/pathwayview.aspx?pathwayID=411 66 Thực nghiệm đối tượng nấm men cho thấy, siRNA tế bào nấm men tạo có vai trò định việc hình thành dị nhiễm sắc vùng tâm động nhiễm sắc thể Những siRNA phối hợp với phức hệ protein đứa phức hệ RISC* quay trở trình tự DNA thuộc vùng tâm động nhiễm sắc thể kết cặp với trình tự tương đồng phân tử DNA hệ gen Khi đó, protein phức hệ huy động enzym đặc biệt đến biến đổi chất nhiễm sắc quanh vị trí promoter gen thành vùng dị nhiễm sắc kết đặc tâm động Từ làm cho vật chất di truyền bị bất hoạt (ức chế trình phiên mã) Mặt khác, phân tử siRNA liên kết vào mRNA đích, có tượng nhân lên siRNA nhờ vào enzym RdRp Các enzym sử dụng đoạn siRNA mạch đơn làm khuôn để tổng hợp nên phân tử siRNA Các phân tử siRNA hình thành có trình tự giống với trình tự phân đoạn mRNA nằm gần trình tự mRNA đích siRNA gốc Hình 7.12 Con đường nhân lên siRNA 67  Cơ chế điều hòa biểu gen miRNA Hình 7.13 Con đường điều hòa gen miRNA Sau miRNA trưởng thành tạo thành, miRNA liên kết với RISC tạo phức hệ miRNA-RISC Phức hệ liên kết vào phân tử mRNA đích có trình tự bổ sung với miRNA phân giải phân tử ngăn cản phân tử dịch mã *Cơ chế ngăn cản dịch mã mRNA lin -14 miRNA lin-4 Hiện nay, chế ức chế dịch mã mRNA miRNA cách rộng rãi Quá trình điều hòa dịch mã chủ yếu diễn giai đoạn khởi đầu, nhiên mRNA lin-14, miRNA lin-4 ức chế dịch mã giai đoạn kéo dài kết thúc, giai đoạn khởi đầu 68 Hình 7.14 Cơ chế ngăn cản dịch mã miRNA lin-4 mRNA lin -14 http://www.microrna.ic.cz/obr/image017.png d Ứng dụng điều hòa gen iRNA Quá trình can thiệp RNA diễn thực vật, động vật, người Nó có tầm quan trọng to lớn việc điều hòa trình biểu gene, góp phần bảo vệ thể vật chủ chống lại xâm nhiễm virus, kiểm soát hoạt động gene nhảy Nhờ kỹ thuật tương đối đơn giản hiệu bất hoạt gen mạnh nên kỹ thuật làm ức chế gen RNA có kích thước nhỏ áp dụng rộng rãi ngành khoa học để nghiên cứu chức gen mang lại liệu pháp chữa bệnh tương lai VD Gần đây, gene gây lượng cholesterol cao máu bị bất hoạt cách xử lý động vật với RNA có khả gây bất hoạt Nhiều kế hoạch triển khai để phát triển can thiệp RNA thành phương pháp điều trị bệnh nhiễm virus, bệnh tim mạch, ung thư, rối loạn nội tiết số trường hợp khác 69 Hình 7.15 Một số trình sống tế bào có liên quan đến trình can thiệp RNA A Khi virus RNA nhiễm vào tế bào, tiêm gen có chứa RNA mạch đôi vào bên Can thiệp RNA tiêu hủy RNA virus, ngăn cản hình thành virus B Sự tổng hợp nhiều loại protein gene mã hoá cho vi RNA kiểm soát Sau xử lý, vi RNA ngăn cản dịch mã từ mRNA thành protein C Trong phòng thí nghiệm, phân tử RNA mạch đơn biến đổi để hoạt hoá phức hợp RISC để phân hủy mRNA gene chuyên biệt http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2006/press.html 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS TS Nguyễn Hoàng Lộc (chủ biên) , Giáo trình Sinh học phân tử ,2007 Nxb Đại học Huế Đỗ Lê Thăng-Đinh Đoàn Long, Chú giải di truyền học, 2007, Nxb giáo dục Lê Duy Thành, Di truyền học, 2007, Nxb khoa học & kỹ thuật Lê Duy Thành (chủ biên) , Cơ sở sinh học phân tử, 2009, Nxb Giáo Dục Ehrenberg, M., Hauryliuk, V., and Po¨yry, T A A (2007) Translation termination, the prion [PSI+], and ribosomal recycling In ‘‘Translational Control in Biology and Medicine.’’ (M B Mathews, N Sonenberg, and J W B Hershey, Eds.), pp 173–196 Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York Gebauer, F., and Hentze, M W (2004) Molecular mechanisms of translational control Nat Rev Mol Cell Biol 5, 827–835 Holcik, M., and Sonenberg, N (2005) Translational control in stress and apoptosis Nat Rev Mol Cell Biol 6, 318–327 10 Kozak, M (1989) The scanning model for translation: An update J Cell Biol 108, 229–241 11 Mathews, M B., Sonenberg, N., and Hershey, J W B (2007) Origins and principles of translational control In ‘‘Translational Control in Biology and Medicine.’’ (M B Mathews, N Sonenberg, and J W B Hershey, Eds.), pp 1–40 Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York 12 Pestova, T V., and Kolupaeva, V G (2002) The roles of individual eukaryotic translation initiation factors in ribosomal scanning and initiation codon selection Genes Dev 16, 2906–2922 13 Preiss, T., and Hentze, M W (2003) Starting the protein synthesis machine: Eukaryotic translation initiation Bioessays 25, 1201–1211 14 Spriggs, K A., Bushell, M., Mitchell, S A., and Willis, A E (2005) Internal ribosome entry segment-mediated translation during apoptosis: The role of IRES-trans-acting factors Cell Death Differ 12, 585–591 15 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867409000907 16 http://www.bookrags.com/research/post-translational-control-gen-03/ 17 http://www.nature.com/nature/journal/v387/n6629/abs/387202a0.html 71 [...]... TCCAGT ACTGGA b) Đặc điểm: • Nằm cách điểm khởi đầu phiên mã của gen hàng nghìn cặp base • Các trình tự tăng cường có kích thước khoảng 100-200 cặp base • Trình tự tăng cường có thể nằm ngược dòng hoặc xuôi dòng so vời gen chịu ảnh hưởng của nó 26 Hình 3.11 Vị trí enhancer c) Cơ chế hoạt động của enhancer trong điều hòa gen: Sự tương tác giữa trình tự tăng cường và trình tự khởi động của một gen được thực... biểu hiện của gen cần “vùng điều khiển locut” -LCR: Gen mã hóa globin được biểu hiện trong tế bào hồng cầu của người trưởng thành và một số dòng tế bào gốc máu trong quá trình phát triển cá thể Hệ gen người có 5 gen mã hóa globin khác nhau Mặc dù kết cụm, nhưng những gen này được điều khiển riêng rẽ mỗi gen được biểu hiện vào các thời kỳ khác nhau của quá trình phát triển cơ thể Để các gen biểu hiện... dựa trên tỉ số giữa số NST giới tính X trên số bộ NST thường (X/A) Con cái điển hình có tỉ số này là 1 (2NST X và 2 bộ NST thường) Tỉ số này ban đầu được đo bởi mức phiên mã của một số gen được điều khiển bởi hai yếu tố hoạt hóa, là SisA và SisB Các gen mã hóa các yếu tố này đều nằm trên NST X Nhờ vậy, trong thời kỳ đầu phát triển phôi, con cái sẽ sản sinh SisA và SisB nhiều gấp đôi các con đực Các...2 Sự loại acetyl hóa histone Bít gen (gene blocking) Ngược lại, sự khử acetyl: Khử acetyl là phản ứng loại bỏ nhóm –COCH 3 ra khỏi protein histone có tác dụng làm bất hoạt gen Vd: Sự bít gen ở đầu mút NST nấm men Sacharomyces cerevisiace Hình 2.4: Sự bít gen ở đầu mút NST nấm men Sacharomyces cerevisiace Protein RAP1 huy động phức hệ SIR(SIR2,... HP1 (protein dị NS số 1-kích thích hình thành dị NS) bít gen Lys (4) + methylase  H3K4 Huy động histone acetylase và thúc đẩy acetyl hóa các nucleosome lân cận+ CHD1(Enzyme làm suy yếu thể nhân) hoạt hóa gen Ở nấm men S cereviseae , hoạt động của histone methylase liên quan đến sự ức chế một số gen và ngăn cản hiệu ứng bít gen SIR2 Sự bít gen điển hình thường liên quan đến loại acetyl hóa histone... này được dùng để sản sinh ra các kháng thể cùng nhận biết các phân tử kháng nguyên lạ xâm nhập vào tế bào, nhưng có phần đuôi khác nhau Một lọai được tiết vào máu, còn loại khác được gắn lên màng tế bào Vd Kiểu điều hòa này được tìm thấy ở gen Calcitonine Sản phẩm được tạo thành là hai protein khác nhau:  Calcitonine: được tìm thấy trong tế bào C của tuyến giáp  CGRP (Calcitonin Gene Related Peptide):... vào các vị trí điều hòa ngược dòng của gen quy định giới tính SxI Một protein điều hòa khác cũng liên kết và điều khiển biểu hiện của SxI là protein ức chế Dpn Dpn được mã hóa bởi một gen nằm trên NST số 2 Như vậy, ta thấy tỉ lệ protein hoạt hóa SisA và SisB và ức chế Dpn là khác nhau ở hai giới Điều này dẫn đến gen SxI được tăng cường ở con cái và ức chế ở con đực Gen SxI được biểu hiện từ hai promoter... con cái, exon ức chế này bị cắt bỏ Hình 3.1 Sự lựa chọn promoter ở gen SxI 2 Tác động của các nhân tố phiên mã 2.1 Khái niệm nhân tố phiên mã Nhân tố phiên mã ( TF = TRANSCRIPTION FACTOR) là một họ protein lớn có vai trò diều hòa sự biểu hiện của các gen Có 2 loại nhân tố phiên mã: nhân tố phiên mã chung và nhân tố phiên mã các gen đặc hiệu 2.2 Tác động điều hòa của các nhân tố phiên mã chung Như chúng... mà pol III bám được vào vị trí khởi đầu phiên mã của gen Hình 3.4 Nhân tố phiên mã của RNA Pol III 19 2.3 Tác động điều hòa của các nhân tố phiên mã gen đặc hiệu: 2.3.1 Cấu trúc: Cấu trúc của một nhân tố phiên mã gồm 3 vùng: vùng bám vào DNA, vùng hoạt hóa phiên mã và vùng dime hóa Vùng bám vào DNA và vùng dime hóa có chứa những cấu trúc protein đặc thù gọi là các motif Có 4 kiểu motif: motif xoắn-uốn-xoắn,... cộng sự tiến hành gây đột biến thực nghiệm ruồi giấm tìm ra đột biến ở gen nhk-1 mã hóa histone kinase-1 (NHK-1) gây bất thụ ở ruồi cái Enzyme NKH-1 xúc tác phosphoryl hóa một acid amin đặc thù ở vùng đuôi của H2A Thực hiện: nhuộm huỳnh quang đỏ với DNA, nhuộm huỳnh quang xanh với protein condensin (peotein bao bọc NST cuối kì đầu 1 và giúp NST cô đặc) Kết quả: Hình 2.8: I Ivanovska, T Khandan, T Ito ...A ĐẶC ĐIỂM BỘ GEN EUKARYOTE - Kích thước gen lớn Đa số gen có tính gián đoạn DNA liên kết với protein (histone phi histone) Trong đó, protein có vai trò quan trọng - điều hòa biểu gen Đa số eukaryote. .. giai đoạn biểu gen điều hòa Eukaryote I ĐIỀU HÒA Ở CẤP PHÂN TỬ DNA Hình Sơ đồHình tổ chức cácđồgene điểncác hìnhgene eukaryote cao 3: Sơ tổ chức điển hìnhbậc eukaryote bậc cao Lặp lại gen tổng hợp... trúc chức riêng không mang tính thuận - nghịch Bộ gen tất tế bào gen khác hoạt động vào thời điểm khác giai đoạn phát triển thể Trong loại mô, gen hoạt động không lúc VD Ở người, tùy giai đoạn