Эукариотические клетки регуляторный белок

В течение многих лет оставалось неизвестным, можно ли применять эту модель контроля генетической активности к клеткам эукариот. Известно, что ДНК эукариотической клетки упакована с помощью гистоновых белков в нуклеосомы, масса которых равна массе ДНК. Присутствие нуклеосом предполагает существование каких-то иных путей регуляции генов. Об этом же свидетельствует и гот факт, что у эукариот регуляторные белки часто связываются в участках, удаленных на тысячи нуклеотидных пар от промотора, на который они [c.183]

Для обеспечения регулируемой тканеспецифической экспрессии рекомбинантных генов в соматических клетках животных и растений в составе векторов используют энхансеры, которые избирательно стимулируют транскрипцию в соответствующих тканях и не оказывают такого действия на гены в тканях, клетки которых не экспрессируют необходимые регуляторные белки. Кроме того, популярным становится введение в экспрессирующие эукариотические векторы пограничных последовательностей нуклеотидов, фланкирующих клонируемые гены, которые помогают обеспечивать экспрессию рекомбинантных генов, сводя к минимуму эффект их положения в хромосомах соматических клеток. [c.111]

События, ответственные за инициацию 8-фазы, происходят во время периода 01. Известно, что в этом периоде происходит синтез белка, однако точная природа событий до сих пор остается неясной в частности, не решен вопрос относительно того, являются ли эти события внезапными или постепенно накапливаемыми. Мы мало знаем о том, каким образом на молекулярном уровне клетка принимает решение перейти к репликации генома. Возможно, это происходит в результате регуляторного события, отличающегося по природе от тех событий, которые включены в последующий синтез ДНК. Репликация большого количества ДНК, содержащейся в эукариотической хромосоме, осуществляется посредством разделения хромосомы на множество отдельных репликонов. Такие репликоны активируются не все одновременно в любой точке 8-фазы только некоторые из них вступают в репликацию. По-видимому, каждый ре- [c.402]

Экспрессия любого эукариотического гена с целью получения нативного белка требует использования структурной части гена в сочетании с соответствующими нуклеотидными последовательностями, которые распознаются ферментами клетки-хозяина как эффективные сигналы инициации транскрипции, трансляции, терминации трансляции и, возможно, терминации транскрипции. Сконструированный нужным образом гибридный ген, содержащий регуляторную область бактериального происхождения и структурную область гена человеческого интерферона, встраивают в плазмиды, способные автономно реплицироваться и стабильно поддерживаться в процессе роста микроорганизмов (рис. 38). [c.193]

Получены доказательства, что большинство эффектов цГМФ опосредовано через цГМФ-зависимую протеинкиназу, названную протеинкиназой С. Этот широко распространенный в эукариотических клетках фермент получен в чистом виде (мол. масса 80000). Он состоит из 2 субъединиц -каталитического домена с последовательностью, аналогичной последовательности С-субъединицы протеинкиназы А (цАМФ-зависимой), и регуляторного домена, сходного с К-субъединицей протеинкиназы А (см. ранее). Однако протеинкиназы А и С узнают разные последовательности белков, регулируя соответственно фосфорилирование ОН-группы серина и треони- [c.295]

В многоклеточных организмах среднее число регуляторных сайтов для одного гена минимум равно пяти положительные регуляторные белки связываются со своими специфическими последовательностями в структуре ДНК (вероятнее всего, посредством водородных связей между амидной группой Глн или Асн и пуриновыми и пиримидиновыми основаниями нуклеотидов). Следует указать еще на один момент, почему эукариотическая клетка использует положительные механизмы регуляции экспрессии генов. Подсчитано, что в геноме человека содержится около 100000 генов, соответственно каждая клетка при отрицательном механизме регуляции могла бы синтезировать 100000 разных репрессоров, причем в достаточных количествах. При положительном механизме регуляции большинство генов в принципе неактивно, соответственно молекула РНК-полимеразы не связывается с промотором и клетка синтезирует ограниченный и избирательный круг активаторных белков, необходимых для инициации транскрипции. [c.538]

Все функции нуклеиновых кислот в организме осуществляются в комплексах с белками. В то же время лишь некоторые белки аыполняют свои функции в комплексе с нуклеиновыми кислотами. Такие комплексы называются иуклеопротеидами. Одни нуклеопротеиды существуют в течение длительного времени, например хроматин, рибосомы, вирусные частицы. Другие возникают ма короткое время и, выполнив свою функцию, диссоциируют—к ним относятся комплексы, образуемые ДНК- и РНК-полимеразами, регуляторными белками, репрессоры или активаторы и т. п. Нуклеопротеиды осуществляют такие важные процессы в клетке, как репликация, транскрипция и трансляция, транспорт нуклеиновых кислот из ядра в клетку, секреция белков в эукариотических клетках и т. п [c.397]

Названные выше гены в хромосомной ДНК обладают специфическими функциями (средний размер гена оценивают в 1300 пн) Ген-регулятор определяет синтез белка-репрессора, способного связываться с оператором (см ) на ДНК или с РНК, предотвращая соответственно транскрипцию или трансляцию Ген-оператор — участок ДНК, связываясь с которым белок-репрессор предотвращает инициацию (начало) транскрипции на прилежащем промоторе, ответственном за связывание фермента РНК-полимеразы, инициирующей транскрипцию гена На промоторе гена эукариотической клетки имеется специфический локус (участок), в десятки—сотни тысяч раз повышающий число посадок РНК-полимера-зы на промотор ближайшего гена Этот локус называется энхан-сером, или усилителем (от англ enhan er — усилитель) Энхансеры тканеспецифичны Они представляют собой большую разнообразную группу регуляторных элементов клетки Другими словами это элементы позитивного контроля К элементам негативного контроля относятся сайленсеры (от англ silen er — глушитель), угнетающие транскрипцию Энхансеры и сайленсеры обладают только цис-действием, влияя на гены, локализующиеся на той же молекуле [c.159]

Но эволюция использует все возможности. Вне зависимости от происхождения некодирующей ДНК сейчас она, наверняка, выполняет какую-то важную функцию. Например, часть этой ДНК играет структурную роль, позволяя генетическому материалу конденсироваться или упаковываться определенным образом. Другая часть лишней ДНК - регуляторная и участвует во включении и выключении генов, направляющих синтез белков, играя, таким образом, ключевую роль в сложных механизмах регуляции экспрессии генов эукариотической клетки. [c.40]

Рис. 10-26. Различные способы активации регуляторных белков в эукариотических клетках. Известны примеры для каждого из этих механизмов. А. Белок-регулятор синтезируется лигпь в случае необходимости и быстро распадается при протеолизе, тагсим образом, его накопления не происходит. Б. Связывание с лигаггдом. В. Фосфорилирование либо другая ковалентная модификация. Г. Образование комплекса с отдельным

Почему в клетках разного типа один и тот же стероидный гормон активирует разные группы генов Как описано в гл. 10, для активации эукариотического гена нужно, чтобы с ним, как правило, связалось несколько регуляторних белков (разд. 10.1.5). Поэтому рецептор сте- [c.352]

В прокариотических клетках сАМР связывается со специфическим белком, называемым катаболиче-ским регуляторным белком (КРБ) этот белок связывается непосредственно с ДНК и воздействует на экспрессию генов. Аналогия между этим эффектом и описанным выше действием стероидных гормонов очевидна. В эукариотических клетках с АМР связывается с протеинкиназой—гетеротетрамерным белком, состоящим из двух регуляторных (R) и двух каталитических (С) субъединиц. Связывание сАМР протекает следующим образом [c.163]

Время жизни молекулы белка обычно соответствует той функции которую он вьшолняет in vivo например, структурные бели относятся к долгоживущим, тогда как регуляторные белки-это как правило, короткоживущие молекулы. Время жизни бели в эукариотической клетке может сильно зависеть от его N-конце вой аминокислоты. В опытах, с помощью которых было показан влияние N-концевых аминокислот на стабильность белка, исполь зовали гибридный белок, состоявший из убикитина, ковалентш сшитого с р-галактозидазой. Исследователи, обнаружившие это явление, изучили разнообразные плазмиды, кодирующие различные варианты гибридного белка. Три такие плазмиды схемати чески представлены на рис. 8-1. Когда эти плазмиды вводили [c.102]

Регуляторные белки, связывающиеся с определенными последовательностями ДНК в эукариотических клетках, должны взаимодействовать не просто с молекулой ДНК, как у бактерий, а с ДНК, которая на всем своем протяжении связана с нуклеосомами. Необходимость транскрибировать ДНК в составе хроматина несомненно усложняет контроль транскрипции, однако о том, как действуют соответствующие механизмы, известно очень мало. С уверенностью можно утверждать лишь то, что у эукариот изменения в упаковке ДНК влияют на экспрессию генов. Как отмечалось выше, сайленсер, регулирующий транскрипцию у дрожжей, каким-то образом закрьвает участки хроматина, расположенные с ним по соседству, и делает их недоступными дпя транскрипции и для воздействия эндонуклеазы (см. разд. 10.3.4). Однако задолго до открьпия этого явления изучение клеток высших эукариот продемонстрировало существование гораздо более сильно закрьпого хроматина, при этом в его структуре наблюдались видимые изменения. [c.207]

Фенотипические признаки клеток разных типов, а также одной и той же клетки в различных условиях зависят от количества и свойств продуцируемых ими структурных, каталитических и регуляторных белков. Регулироваться может какой-то ОДИН или несколько отдельных этапов считывания генетической информации при синтезе белка. У бактерий, например у Е. соН, образование белков регулируется главным образом содержанием мРНК, доступной для трансляции. Дополнительный способ поддержания нужной концентрации клеточных белков состоит в регуляции различных этапов трансляции, а также скорости деградации белков. Эукариотические клетки обладают более сложными механизмами регуляции белкового состава. Содержание мРНК в цитоплазме регулируется не только на уровне инициации транскрипции в ядре, но и на уровне процессинга первичных транскриптов и транспорта зрелых РНК в цитоплазму. Подобно прокариотам, эукариотические клетки тоже могут регулировать как трансляцию, так и скорость транспорта и деградации белков. [c.172]

Ддро должно регулировать число митохондрий и хлоропластов в соответствии с потребностью клетки ядро должно также контролировать количество белков, синтезируемых на рибосомах внутри органелл. чтобы поддерживать надлежащий баланс между участием ядра и органелл в биогенезе митохондрий и хлоропластов. Хотя эти регуляторные аспекты имеют ключевое значение для понимания гомеостаза эукариотических клеток, наши знания об этом недостаточны. [c.496]

Первое доказательство биологической значимости сайтов, сверхчувствительных к нуклеазе, было получено в экспериментах с вирусом 8У40. Его хромосома помимо кольцевой ДНК содержит гистоны, продуцируемые клеткой-хозяин ом. В составе этой хромосомы имеется участок длиной 300 нуклеотидных пар, который свободен от нуклеосом и быстро разрушается под воздействием ДНКазы . Этот участок расположен очень близко от последовательностей ДНК, с которых начинается как репликация ДНК вируса, так и синтез его РНК. Здесь же локализуются и несколько сайт-специфических ДНК-связывающих белков, которые защищают лишь небольшой участок этой молекулы, по-видимому, совершенно лишенный нуклеосом, от нуклеазной деградации. Аналогичным образом, многие участки хроматина в клетке, обладающие гиперчувствительностью к ДНКазе, расположены в регуляторных областях генов (рис. 9-25) в клетках, где эти гены активны, таких сайтов больше, нежели в других клетках. Полагают, что за удаление нуклеосом ответственны сайт-специфические ДНК-связывающие белки, которые принимают участие в регуляции эукариотических генов (см. рис. 9-27). [c.113]

Рис. 11-18. Схема возможного общего механизма возникновения спонтанных опухолей и опухолей, индуцированных вирусом. В обоих показанных здесь случаях неконтролируемый рост объясняется избыточной продукцией нормального регуляторного клеточного белка клетки. Однако известно, что в других случаях клеточный регуляторный белок может отличаться от нормального аминокислотной заменой, а не вырабатываться в избытке. А. Ретровирус может вызывать гиперпродукцию белка, включая копию нормального клеточного гена в собственный геном. Соответствующая мРНК транскрибируется с интегрированной ДНК-копии вирусного генома в необычайно больших количествах, поскольку уровень экспрессии контролируется вирусным промотором. Б. Спонтанная или вызванная канцерогеном мутация может привести к гиперпродукции того же регуляторного клеточного белка, непосредственно увеличив скорость транскрипции соответствующего гена. Исследования, проведенные на дрожжевых клетках, позволяют предполагать, что такие сильные изменения в уровне экспрессии эукариотических генов могут быть вызваны скорее небольшими делециями или вставками отрезков ДНК, чем заменой одной пары оснований.

Регуляторные части генов, а также продукты их экспрессии, мРНК и белки, распознаются соответствующими ферментными системами организма и обеспечивают упорядоченную экспрессию структурной части гена. При этом регуляторные участки генов и промежуточных продуктов их экспрессии, как правило, высокоспецифичны в отношении своих природных генетических эффекторов (РНК-полимераз, рибосом, факторов транскрипции и трансляции, белковых факторов сплайсинга, ферментов, осуществляющих посттрансляционные модификации полипептидов, и т.п.), и чаще всего они не могут эффективно функционировать в гетерологичном генетическом окружении. Очевидно, что при конструировании высокоэффективных экспрессирующих векторов необходимо, прежде всего, учитывать особенности структуры регуляторной части рекомбинантного гена, исходя из того, в каких генетических условиях клонированный ген будет экспрессироваться. Однако не только регуляторные последовательности генов являются препятствием для высокоэффективной экспрессии чужеродных рекомбинантных генов. Как уже было отмечено, структурные части генов про- и эукариот фундаментально отличаются друг от друга по наличию у последних внутри генов интронов. Следовательно, гены эукариот не могут эффективно экспрессироваться в бактериальных клетках, поскольку у прокариот отсутствуют соответствующие системы сплайсинга. Кроме того, у предшественников эукариотических мРНК не может осуществиться в бактериальных клетках и правильный процессинг 3 - и 5 -концевых некодирующих последовательностей. Даже такой [c.106]

К наиболее полезным для анализа модификациям в структуре гена относятся замена одного нуклеотида или группы нуклеотидов, делеции или вставки нескольких нуклеотидов или протяженных участков ДНК и перестройки внутри гена. Ниже мы обсудим, каким образом эти модификации используются для идентификации регуляторных последовательностей, которые обеспечивают правильную экспрессию гена и отвечают за его тканеспецифичную и зависящую от времени регуляцию. Кроме того, изучение новых генов, образующихся при слиянии частей различных генов, очень облегчает идентификацию последовательностей, ответственных за правильную экспрессию. Например, слияние промотора SV40 и различных его производных с последовательностями, кодирующими легко идентифицируемые бактериальные или эукариотические клеточные белки, позволяет выяснить, какие последовательности промотора обеспечивают правильную инициацию, эффективность и регуляцию транскрипции гена SV40. Аналогичные химерные гены, содержащие, например, промоторы генов инсулина или эластазы, слитые с областью, кодирующей Т-антиген SV40, позволяют идентифицировать элементы, ограничивающие экспрессию генов инсулина или эластазы исключительно Р-клетками островков Лангерганса или ацинарными клетками соответственно. Для применения методов обратной генетики необходимо, чтобы существовал один или лучше несколько способов определения фенотипического проявления измененного гена. Соответствующие бесклеточные системы, с помощью которых можно определять эффективность транскрипции нормальных и модифицированных генов, а также изучать процессинг или трансляцию РНК, дают прекрасную возможность для анализа функции генов и последствий отдельных изменений в них. Трансфицируя нормальные и модифицированные гены с помощью [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология