Sinh học phân tử là khoa học nghiên cứu các hiện tượng sống ở mức độ phân tử. Phạm vi nghiên cứu của môn học này có phần trùng lặp với một số môn học khác trong sinh học đặc biệt là di truyền học và hóa sinh học. Sinh học phân tử chủ yếu tập trung nghiên cứu mối tương tác giữa các hệ thống cấu trúc khác nhau trong tế bào, bao gồm mối quan hệ qua lại giữa quá trình tổng hợp của DNA, RNA và protein và tìm hiểu cách thức điều hòa các mối tương tác này. Hiện nay, sinh học phân tử và sinh học tế bào được xem là nền tảng quan trọng của công nghệ sinh học. Nhờ phát triển các công cụ cơ bản của sinh học phân tử như các enzyme cắt hạn chế, DNA ligase, các vector tạo dòng, lai phân tử, kỹ thuật PCR... sinh học phân tử ngày càng đạt nhiều thành tựu ứng dụng quan trọng.
Chương (tiếp) Các chế điều hòa biểu gene tế bào Eukaryote • Điều hồ biểu gene & • Điều hồ dịch mã Câu hỏi • • • • • • Gene gì? Tại gene lại biểu hiện? Khi gene biểu hiện? Gene biểu mức độ nào? Tế bào kiểm soát biểu hiện? Tại tế bào khác lại có mơ hình biểu gene khác nhau? • Tại gene biểu tế bào mà tế bào khác? Điều hòa biểu gene Gene RNA Protein Sự biểu hoạt động gene Các trình điều hòa Các q trình điều hòa Sự phức tạp q trình điều hòa biểu gene eukaryote • • • • Các yếu tố tham gia điều hòa phiên mã Điều hòa trình tự DNA Điều hòa yếu tố phiên mã Điều hòa protein khác Cấu trúc gene Eukaryote • Promoter region • TATA box • CAAT box (in mammals) • GC box (GGGCGGG) • Exon • Tín hiệu Polyadenylation • AATAA • Exon • Exon • Exon • 5’ • 3’ • Intron • Start codon • Intron • Intron • Stop codon • Trình tự kết thúc phiên mã So sánh phiên mã Prokaryote Eukaryote So sánh phiên mã Prokaryote Eukaryote So sánh phiên mã Prokaryote Eukaryote 10 Điều khiển biểu gene hormone • Hormone phân tử tạo từ loại tế bào có ảnh hưởng đến tế bào mơ khác • Hormone động vật có vú protein steroid Các hormone có chất protein vào tế bào, gắn với thụ thể màng tế bào mà điều hòa q trình biểu gene thơng qua chất trung gian • Hormone steroid có khả qua màng tế bào tương tác với protein thụ thể steroid để điều hòa q trình biểu gene 92 Steroid hormone điều hòa biểu gene 93 Hoạt hóa phiên mã nhờ đường dẫn truyền tín hiệu • Tương tác thụ thể ligand hàng loạt tín hiệu hoạt hóa phiên mã Hàng loạt tín hiệu gọi đường dẫn truyền tín hiệu (signal transduction pathway) • Các đường thường liên quan đến phosphoril hóa thụ thể phosphoril hóa protein khác à yếu tố phiên mã bị cải biến hoạt hóa phiên mã • Thụ thể kinase lớp protein có khả phosphoril hóa protein khác Ví dụ: tyrosine kinase gắn nhóm phosphate vào gốc tyrosine Thụ thể tyrosine kinase (RTK) dạng protein gắn màng hoạt hóa ligand gắn với vị trí gắn ligand tế bào chất 94 95 G-protein • G-protein ví dụ điển hình cho protein có khả nhận hoạt hóa tín hiệu • G-protein gắn với GDP GTP Khi bắn với GDP Protein G bị bất hoạt, gắn với GTP hoạt hóa • Sự chuyển trạng thái hoạt hóa bất hoạt phosphoril hóa truyền tín hiệu hoạt hóa yếu tố phiên mã biểu gene 96 97 Motifs chung protein cải biến chromatin ü Vùng chromodomain tìm thấy protein liên quan đến điều khiển cải biển chromatine (hoạt hoá ức chế - SET domain phần vị trí xúc tác methyltransferases - Bromodomain có mặt protin tương tác với NST sử dụng để nhận vị trí bị acetyl hố histone 98 Câu hỏi • Mơ tả vai trò trình tự “cis-acting” yếu tố “trans-acting” đến điều hòa biểu gene eukaryote Cho ví dụ minh họa • Các yếu tố điều hòa phiên mã liên quan đến trình phiên mã DNA eukaryote RNA pol II? • Mô tả mối quan hệ giữ promoter, CCAAT box, GC box, enhancer silencer • Vai trò methyl hóa đến điều khiển biểu gene eukaryote • Làm để biết yếu tố “trans-acting” có domain/ • Mơ tả số nhóm yếu tố điều hòa phiên mã hoạt động theo kiểu “transacting” • Thảo luận vai trò ligand protein thụ thể q trình hoạt hóa 99 • ĐIỀU HỒ SAU PHIÊN MÃ • Capping • Splicing • Addition of Poly A • RNA editing (Krap Ch22, pg 522, 523 100 Biểu gene thơng qua điều hồ sau phiên mã Sự cắt nối khác (Alternative Splicing) • Sự cắt nối khác yêu cầu yếu tố cắt nối khác đặc thù cho loại tế bào • Thường mRNA cắt nối khơng mã hố cho protein chức • Khi tất mRNAs cắt nối mã hoá cho proteins chức năng, protein đặc thù thiếu domain chức Giới tính ruồi Drosophila điều hoà cắt nối khác Sự cắt nối khác điều hoà biểu giới tính • Nữ • Nam Tháo xoắn phiên mã • Gene mã hóa cho β-globin người gà Gene gồm cluster, trải rộng khắp 50,000 nucleotide, phiên mã tế bào máu Mỗi gene “bật” giai đoạn phát triển khác quan khác • Một loạt protein điều hòa cần thiết cho việc “bật” gene phải có mặt khơng gian thời gian Toàn cụm gene điều khiển “bật tắt” liên quan đến hoạt hóa chromatin • Bằng chứng: Kiểm tra độ mẫn cảm gene globin với DNase I Ở tế bào gene globin không biểu hiện, DNA gene hoàn toàn kháng với DNase I chứng tỏ chúng bao bọc chặt cấu trúc chromatin Đối với tế bào biểu globin, toàn cụm gene trở lên nhạy cảm với DNase I 106 ...• Điều hoà biểu gene & • Điều hoà dịch mã Câu hỏi • • • • • • Gene gì? Tại gene lại biểu hiện? Khi gene biểu hiện? Gene biểu mức độ nào? Tế bào kiểm soát biểu... hiện? Tại tế bào khác lại có mơ hình biểu gene khác nhau? • Tại gene biểu tế bào mà tế bào khác? Điều hòa biểu gene Gene RNA Protein Sự biểu hoạt động gene Các q trình điều hòa Các q trình điều... Prokaryote Eukaryote 10 Điều hòa biểu Eukaryote • Cấu trúc chromatin (Chromatin structure): histone, CpG methylation khả tiếp cận RNA pol & TFs với gene • Epigenetic control: thay đổi mơ hình biểu gene