Cấu trúc gen 1. Promoter Vùng khởi động P Promoter hay vùng (gene) khởi động là trình tự DNA thiết yếu cho phép một gene có thể tiến hành phiên mã tạo mRNA. Các thành phần của Promoter Phần lõi (Core) promoter Vị trí khởi đầu phiên mã (TSS): vị trí khoảng 35 Vị trí bám của RNA polymerase RNApolymerase I: phiên mã gene mã hóa cho RNA ribosome RNApolymerase II: phiên mã gene mã hóa cho mRNA và một số RNA nhân nhỏ (small nuclear RNA) RNApolymerase III: phiên mã gene mã hóa cho RNA vận chuyển và những RNA nhỏ khác Ví trí bảm của các nhân tố phiên mã Phần cận biên (Proximal) promoter: vị trí khoảng 250. Điểm bám của một số nhân tố phiên mã đặc biệt Phần ngoại biên (Distal) promoter: ví trí xa hơn ở phía thượng nguồn (upstream) (ngoại trừ enhancer hoặc các vùng điều hòa không phụ thuộc vị trí và chiều). Điểm bám của một số nhân tố phiên mã đặc biệt Promoter là những nhân tố quan trọng phối hợp với enhancer, silencer, nhân tố liên kết trong việc quyết định mức độ biểu hiện của một gene nhất định. Trình tự Promoter Ở sinh vật prokaryote, vùng promoter chứa hai đoạn trình tự ngắn tại vị trí 10 và 35 thượng nguồn của gene, nghĩa là phía trước gene theo chiều phiên mã. Trình tự tại 10 được gọi là Hộp Pribnow và thường chứa sáu nucleotide TATAAT. Hộp Pribnow là tối cần thiết để khởi động quá trình phiên mã ở prokaryote. Ngoài ra, trình tự 35 thường chứa 6 nucleotde là TTGACA cho phép gene được phiên mã với tần số cao. Promtoter của sinh vật eukaryote thường rất đa hình và khó xác định. Chúng thường nằm ở thượng nguồn của gene và có thể có các yếu tố điều hòa nằm cách điểm khởi đầu phiên mã vài kilobase. Ngoài ra, phức hệ phiên mã cũng có thể uốn cong phân tử DNA tạo điều kiện đưa các vùng điều khiển ở xa tiến lại trong không gian. Nhiều promoter của eukaryote (không phải tất cả) chứa hộp TATA liên kết với Protein bám hộp TATA có chức năng hỗ trợ việc hình thành phức hệ phiên mã của RNA polymerase. Hộp TATA thường nằm khá gần vị trí khởi đầu phiên mã (trong khoảng 50 base). Trình tự điều hòa promoter của eukaryote thường liên kết với các protein gọi là nhân tố phiên mã. Những protein này tham gia vào việc tạo thành phức hệ phiên mã. Ví dụ hộp E (trình tự CACGTG), liên kết với nhân tố phiên mã trong họ protein xoắn vòng xoắn kiềm (bHLH) (vd. BMAL1Clock, cMyc). 2. Open reading frame Là một trình tự mã hóa chuỗi polypeptide được bắt đầu với mã khởi đầu (initiator codon) bộ ba khởi đầu, thường là AUG và kết thúc bằng một mã dừng (stop codon) bộ ba kết thúc, thường là UAA, UAG or UGA. Một khung đọc mở bị ngăn chận nếu một stop codon được định vị gần với mã khởi đầu. Mặc dù về lý thuyết mã di truyền được xây dựng dựa trên bộ ba nucleotide do đó sẽ có ba khung đọc có thể có trên mỗi sợi DNA, tuy nhiên trong thực tế khung đọc chính xác được xác định bởi một điểm bắt đầu cố định. 3. Operator – Vùng vận hành O Đứng trước nhóm gen cấu trúc, là vị trí tương tác với protein ức chế làm ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc.
Cấu trúc gen Promoter- Vùng khởi động P Promoter hay vùng (gene) khởi động trình tự DNA thiết yếu cho phép gene tiến hành phiên mã tạo mRNA Các thành phần Promoter Phần lõi (Core) promoter Vị trí khởi đầu phiên mã (TSS): vị trí khoảng -35 Vị trí bám RNA polymerase RNA-polymerase I: phiên mã gene mã hóa cho RNA ribosome RNA-polymerase II: phiên mã gene mã hóa cho mRNA số RNA nhân nhỏ (small nuclear RNA) RNA-polymerase III: phiên mã gene mã hóa cho RNA vận chuyển RNA nhỏ khác Ví trí bảm nhân tố phiên mã Phần cận biên (Proximal) promoter: vị trí khoảng -250 Điểm bám số nhân tố phiên mã đặc biệt Phần ngoại biên (Distal) promoter: ví trí xa phía thượng nguồn (upstream) (ngoại trừ enhancer vùng điều hòa khơng phụ thuộc vị trí chiều) Điểm bám số nhân tố phiên mã đặc biệt Promoter nhân tố quan trọng phối hợp với enhancer, silencer, nhân tố liên kết việc định mức độ biểu gene định Trình tự Promoter Ở sinh vật prokaryote, vùng promoter chứa hai đoạn trình tự ngắn vị trí -10 -35 thượng nguồn gene, nghĩa phía trước gene theo chiều phiên mã Trình tự -10 gọi Hộp Pribnow thường chứa sáu nucleotide TATAAT Hộp Pribnow tối cần thiết để khởi động trình phiên mã prokaryote Ngồi ra, trình tự -35 thường chứa nucleotde TTGACA cho phép gene phiên mã với tần số cao Promtoter sinh vật eukaryote thường đa hình khó xác định Chúng thường nằm thượng nguồn gene có yếu tố điều hòa nằm cách điểm khởi đầu phiên mã vài kilobase Ngoài ra, phức hệ phiên mã uốn cong phân tử DNA tạo điều kiện đưa vùng điều khiển xa tiến lại không gian Nhiều promoter eukaryote (không phải tất cả) chứa hộp TATA liên kết với Protein bám hộp TATA có chức hỗ trợ việc hình thành phức hệ phiên mã RNA polymerase Hộp TATA thường nằm gần vị trí khởi đầu phiên mã (trong khoảng 50 base) Trình tự điều hòa promoter eukaryote thường liên kết với protein gọi nhân tố phiên mã Những protein tham gia vào việc tạo thành phức hệ phiên mã Ví dụ hộp E (trình tự CACGTG), liên kết với nhân tố phiên mã họ protein xoắn vòng xoắn kiềm (bHLH) (vd BMAL1-Clock, cMyc) Open reading frame Là trình tự mã hóa chuỗi polypeptide bắt đầu với mã khởi đầu (initiator codon) ba khởi đầu, thường AUG kết thúc mã dừng (stop codon) ba kết thúc, thường UAA, UAG or UGA Một khung đọc mở bị ngăn chận stop codon định vị gần với mã khởi đầu Mặc dù lý thuyết mã di truyền xây dựng dựa ba nucleotide có ba khung đọc có sợi DNA, nhiên thực tế khung đọc xác xác định điểm bắt đầu cố định Operator – Vùng vận hành O Đứng trước nhóm gen cấu trúc, vị trí tương tác với protein ức chế làm ngăn cản phiên mã nhóm gen cấu trúc ... đầu cố định Operator – Vùng vận hành O Đứng trước nhóm gen cấu trúc, vị trí tương tác với protein ức chế làm ngăn cản phiên mã nhóm gen cấu trúc