Bài 5 điều hòa hoạt động gene

BÀI 5: ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GENE Mục tiêu: Phân biệt loại điều hòa hoạt động gene Nêu mức độ điều hòa hoạt động gene So sánh điều hòa hoạt động gene prokaryote eukaryote Phát biểu khái niệm biệt hóa tế bào Khái niệm điều hòa hoạt động gene - Điều hòa lượng sản phẩm gene tạo (RNA/protein) - Nhằm: + Phù hợp giai đoạn phát triển + Phù hợp chuyên biệt chức + Phù hợp với môi trường sống + Đảm bảo tính nội cân Các tượng điều hòa Điều hòa thích nghi Hoạt động nối tiếp gene Biệt hóa tế bào Điều hòa thích nghi Các thay đổi mang tính thuận nghịch nhằm đảm bảo thích ứng với mơi trường sống Ví dụ: - Amip: nước  dạng chân giả  bơi thiếu dinh dưỡng  dạng biểu bì - Vi khuẩn: Khơng có aa  tự tổng hợp (mở gene) Có aa  khóa gene  Sự biểu gene để thích nghi mơi trường sống Hoạt động nối tiếp gene Điều hòa theo trình tự thời gian Ví dụ: Khi bacteriophage xâm nhiễm tế bào vi khuẩn, DNA tái trước tổng hợp protein vỏ  Điều hòa theo trình tự nối tiếp nghiêm ngặt Biệt hóa tế bào Q trình chun mơn hóa chức tế bào gọi biệt hóa hay phân hóa tế bào Ví dụ: Ở người, từ hợp tử  200 loại tế bào trưởng thành Tuy nhiên, loại tế bào khác có chung vật chất di truyền khác biểu gene Mặt khác, tế bào có khả “phản biệt hóa”  “tính tồn tế bào” Mơ hình điều hòa hoạt động gen prokaryote Kiểm sốt âm tính - cảm ứng Kiểm sốt âm tính - ức chế Kiểm sốt dương tính - cảm ứng Kiểm sốt âm tính - cảm ứng Operon Lactose hoạt động Kiểm sốt âm tính - ức chế Operon Tryptophan hoạt động Kiểm sốt dương tính - cảm ứng Operon Arabinose hoạt động Mức độ phiên mã Dựa tương tác protein điều hòa (các nhân tố TRANS) với trình tự đặc biệt DNA (trình tự CIS)  Các trình tự DNA tham gia điều hòa biểu gen:  Trình tự CIS  Trình tự khuếch đại (enhancer)  Trình tự dập tắt (silencer)  Các nhóm cấu trúc nhân tố TRANS:  Ngón tay kẽm (zine-finger)  Xoắn-vòng-xoắn (helix-turn-helix)  Xoắn-nút-xoắn (helix-loop-helix)  Dây kéo leucine (leucine-zipper)     Trình tự CIS Trình tự đặc biệt gắn với nhân tố điều hòa TRANS Nằm đầu 5’ Cấu trúc hai phần đối xứng Ví dụ: AGGTCATGACCT TCCAGTACTGGA  Phù hợp với cấu trúc nhân tố TRANS (dimer)  Trình tự khuếch đại (enhancer)  Làm gia tăng hoạt động trình tự CIS  Hoạt tính khơng phụ thuộc vị trí hướng  Trình tự dập tắt (silencer): ngược lại so với trình tự enhancer  Các nhóm cấu trúc nhân tố TRANS: Mức độ sau phiên mã  Tăng giảm thời gian sống mARN  Hiện tượng “ghép-nối” khác biệt (alternative splicing)  Dự trữ mARN  Tăng giảm thời gian sống mARN Sự polyadenine hóa (polyadeninelation) Gắn mũ đầu 5’ Bảo vệ mARN: không bị cắt enzyme  kéo dài thời gian sống  Hiện tượng “ghép-nối” khác biệt (alternative splicing) Quá trình cắt nối: loại bỏ intron, nối exon  Dự trữ mARN Có nhiều gene phiên mã khơng dịch mã Chỉ có tín hiệu (hormone chẳng hạn)  dịch mã từ mARN trữ sẵn Mức độ dịch mã  Sự biến đổi nhân tố IF (inititation factor) khởi động dịch mã  Các protein kết hợp với riboxom dịch mã Mức độ sau dịch mã Pr sau dịch mã biến đổi tiếp để trở thành dạng hoạt động • Ở VK:loại bỏ gốc formyl Pr • Loại bỏ vài aa nhờ enzyme amino peptidase • Gắn thêm đường vào Pr (giúp định hướng di chuyển hđ Pr) • Gắn gốc phosphat vào Pr enzyme kinase • Hình thành liên kết disulphate (S - S) polypeptide tạo thành Pr phức enzyme phức hoạt động • Cắt bỏ đoạn polypeptide: – Loại bỏ peptide di chuyển – Loại bỏ trình tự tín hiệu protein giúp chúng tiến vào mạng lưới nội chất hạt (ER) – Cắt bỏ polypeptide để tăng hoạt tính enzyme Sự biệt hóa tế bào Sự khác tế bào biệt hóa  Mỗi tế bào sinh tổng hợp protein khác  Sự gia cố thành phần khác (nội sinh hấp thụ)  Điều hòa hoạt động gen  biệt hóa ... - cảm ứng Operon Lactose hoạt động Kiểm sốt âm tính - ức chế Operon Tryptophan hoạt động Kiểm sốt dương tính - cảm ứng Operon Arabinose hoạt động Mơ hình điều hòa hoạt động gen eukaryote Mức độ... Phù hợp với mơi trường sống + Đảm bảo tính nội cân Các tượng điều hòa Điều hòa thích nghi Hoạt động nối tiếp gene Biệt hóa tế bào Điều hòa thích nghi Các thay đổi mang tính thuận nghịch nhằm đảm... biểu bì - Vi khuẩn: Khơng có aa  tự tổng hợp (mở gene) Có aa  khóa gene  Sự biểu gene để thích nghi mơi trường sống Hoạt động nối tiếp gene Điều hòa theo trình tự thời gian Ví dụ: Khi bacteriophage