Транскрипция. Трансляция. Регуляция Гены эукариот

Сравнение путей биосинтеза основных низко молекулярных компонентов клетки, а также путей утилизации источников углерода и азота показывает, что они в основном одинаковы у большинства организмов. Матричные процессы репликация, транскрипция и трансляция — также сходны. Все это заставляет предполагать, что основная нагрузка в ходе эволюции падала на изменения не столько структурных генов, сколько регуляторных систем. К сожалению, знания о механизмах регуляции у эукариот еще недостаточны. Тем не менее уже можно отметить некоторые фундаментальные различия регуляции у про- и эукариот. При [c.493]

Мембранная регуляция генной активности на уровне репликации, транскрипции, процессинга и трансляции также осуществляется - контактным и дистанционным способами. Причем с появлением у эукариот ядерной оболочки значение мембранной регуляции возросло. На возможность контактной регуляции указывают многочисленные связи хромосом эукариот с внутренней мембраной ядер, которые, по-видимому, принимают участие в пространственной организации хромосомного аппарата в нуклеоплазме. Примером контактной регуляции в цитоплазме может служить шероховатый ретикулум, на поверхности мембран которого расположены рибосомы. [c.36]

Регуляция экспрессии активности генов у эукариот осуществляется значительно более сложным путем, поскольку процессы транскрипции и трансляции разделены не только пространственно ядерной биомембраной, но и во времени. Эта регуляция базируется как минимум на 6 уровнях сложных биологических процессов, определяющих скорость синтеза и распада генетического продукта (рис. 14.14). [c.538]

Строение и свойства других важнейших биополимеров — нуклеиновых кислот—существенно отличны от строения и свойств белков. Это различие выражает принципиальную разницу биологических функций. Можно сказать, что функция белков— исполнительная, в то время как функция нуклеиновых кислот— законодательная, поскольку она сводится к участию в синтезе белка. В конечном счете главный молекулярный процесс, лежащий в основе всей биологии, — матричный синтез биополимеров, реализуемый в транскрипции и трансляции (а также в обратной транскрипции). Физические основы этих явлений описаны в книге. Однако мы ограничились рассмотрением простейших модельных процессов, реализуемых в бесклеточных системах, и не затрагивали процессы регуляции матричного синтеза, т. е. регуляции действия генов. Очевидно, что клеточная дифференцировка, морфогенез и онтогенез в целом не могли бы реализоваться без такой регуляции. В самом деле, в любой соматической клетке многоклеточного организма наличествует тот же геном, что и в исходной зиготе, но функции соматических клеток различны, так как в них синтезируются разные белки. Регуляция действия генов осуществляется на молекулярном уровне в системе оперона у прокариотов или транскриптона у эукариотов. Рассмотрение этих систем выходит за рамки книги. [c.610]

Регуляция синтеза белков в клетках эукариот намного сложнее не характерна прямая субстратная регуляция, так как опероны (транскриптоны) имеют обширные регуляторные зоны структурные гены разбросаны по геному в ядрах дифференцированных клеток эукариот большинство генов находится в репрессированном состоянии все структурные гены делят у эукариот на три группы — гены, функционирующие во всех клетках организма, в тканях одного типа, в специализированных клетках одного типа пространственное разделение процессов — транскрипция в ядре, трансляция в рибосомах. [c.319]

Университетское руководство по молекулярной генетике, написанное выдающимися американскими учеными. Книга содержит подробные сведения и структуре и функциях ДНК, РНК и белков репликации и функционировании генома, о транскрипции и трансляции в клетках про- и эукариот регуляции экспрессии генов, технологии рекомбинантных ДНК и др. С помощью схем, рисунков и таблиц самые сложные вопросы авторы излагают ясно и просто. [c.239]

Казалось бы, что на рубеже 70-х гг. молекулярная биология достигла определенной степени завершенности были установлены структура [1347] и механизмы репликации ДНК, провозглашена центральная догма экспрессии гена (транскрипция, трансляция), выяснены основные аспекты регуляции активности гена. В этот период главным объектом молекулярно-генетических исследований были микроорганизмы. Переход к эукариотам (включая человека) встретился с дополнительными проблемами и трудностями, и кроме того, существовавшие в то время методы не позволяли рассчитывать на получение принципиально новых результатов. Стремительный прорыв в развитии молекулярной генетики в начале 70-х гг. стал возможен благодаря появлению нового экспериментального инструмента-рестрикционных эндонуклеаз. Был открыт путь для широкомасштабного получения генных продуктов (физиологически значимых белков) и для генетического манипулирования с различными организмами. Наши знания о структуре и функции генетического материала у эукариот, включая человека, заметно пополнились. Новые, совершенно неожиданные факты, имеющие как теоретическое, так и практическое значение, были открыты в разных областях, таких, как действие гена, популяционная генетика, эволюция и генетическая консультация, включая пренатальную диагностику (разд. 4.3 и 9.1). Достигнутые успехи заставили ученых задуматься об этической стороне манипулирования с человеческим зародышем, об опасности возникновения возбудителей в процессе генно-ин-женерных исследований. Многие из этих вопросов были подняты самими учеными, активно работающими в данной области. В настоящее время большинство исследователей считает, что опасения, касающиеся [c.122]

Регуляция стабильности мРНК в процессе трансляции. Образование а- и -тубулинов, двух важнейших компонентов микротрубочек, регулируется у сложных эукариот двумя способами. Один из них заключается в регуляции транскрипции семейства множественных генов, кодирующих обе субъединицы (разд. 9.3.6), другой-в регуляции содержания гетеродимеров тубулина (a ), которые в большинстве животных клеток влияют на стабильность ту-булиновых мРНК. [c.153]

На рубеже 70-х гг. XX в. молекулярная генетика достигла определенной завершенности в своем развитии были установлены структура и механизм репликации ДНК, провозглашена центральная догма экспрессии гена (транскрипция, трансляция), выяснены основные аспекты регуляции активности гена. Главным объектом исследования в то время служили микроорганизмы. Существовавпше в тот период методы не позволяли серьезно продвинуться в изучении строения геномов эукариот, в том числе и генома человека. Стремительный прорыв в молекулярной генетике в 70-е гг стал возможен благодаря появлению новых экспериментальных подходов — использованию рестрикционных эндо-нуклса.3 и становлению нового направления в молекулярной генетике — генной инженерии. С помощью этих методик были открыты совершенно неожиданные факты, имеющие теоретическое и практическое значение в областях знаний, связанных с действием генов. Это относится к генетическому консультированию, включая нрена-та7П>ную диагностику, к развитию новых подходов в изучении проблем эволюции и популяционной генетики. Эти же успехи заставили ученых задуматься об этической стороне манипулирования с человеческим зародышем, [c.65]

В монографии рассмотрены современные представления о строении и механизмах функционирования генов прокариот и эукариот, а также основные методы их исследования. Книга состоит из двух частей. В первой части обсуждаются структура генома прокариотических и эукариотических организмов, а также механизмы транскрипции, трансляции, репликации, репарации и их регуляции. Сформулирована современная концепция гена. Во второй части монографии рассмотрены принципы основных методов, используемых в исследованиях генов. Главное внимание уделено современным методам генной инженерии. Обсуждаются наиболее важные аспекты развития современной молекулярной генетики в исследованиях направленного мутагенеза и белковой инженерии, антисмысловых РНК, аптамеров, рибозимов и дезокси-рибозимов, трансгеноза и генотерапии, а также достижения в разработке микрочипов ДНК, ДНК-диагностике и ДНК-типировании и изучении генома человека. В книге учтены данные литературы на конец 1999 г. [c.277]

Эукариотические гены одних видов были также клонированы и экспрессировались в клетках других видов. Например, ген, кодирующий tx-цепь гемоглобина кролика, был введен в растущие в культуре мышиные клетки и экспрессировался в них. Внедрение чужеродного гена в эукариотические клетки не всегда, однако, сопровождается его транскрипцией и трансляцией с образованием активного белка. Регуляция экспрессии генов у эукариот пока еще мало изучена (разд. 29.22) во время написания этой книги проводится большое число исследований по выяснению условий экспрессии реком-бинантньк генов в эукариотических клетках. [c.988]

Хотя эукариоты, по-видимому, охотно используют оперон, этот прекрасный механизм контроля, изобретенный их скромными предками-про-кариотами, эмбриология будущего, вероятно, откроет новые регуляторные процессы, не встречающиеся у прокариотов. Среди них, вероятно, должен быть процесс, обеспечивающий полное подавление транскрипции тысяч или десятков тысяч сцепленных генов или даже целых хромосом. Вполне возможно, что в этом принимают участие гистоны, покрывающие хромосомную ДНК имеется даже ряд экспериментальных данных в пользу такой точки зрения. Другой регуляторный процесс, который до сих пор не обнаружен у прокариотов, но который определенно участвует в эмбриональном развитии,— это контроль синтеза белка на уровне трансляции, а не на уровне транскрипции, как это предполагает оперонная схема регуляции. Дело в том, что на ранних стадиях эмбрионального развития характер синтеза белка изменяется, хотя синтеза мЬНК в это время не происходит. Зто означает, что некоторые молекулы мРНК, присут-ствовавц]ие в яйцеклетке, в течение некоторого времени молчат , тогда как другие используются для синтеза полипептидных цепей. [c.518]

У прокариот основным способом регуляции экспрессии гена является, по-видимому, включение-выключение транскрипции, хотя в некоторых случаях вступают в действие другие механизмы, например аттенуация, терминация, антитерминация, контроль трансляции и регуляция метаболизма матричных РНК и белков. Подобно этому элементы, осуществляющие включение и выключение транскрипции, играют рещающую роль в регуляции экспрессии генов также у эукариот. От сплайсинга, особенно от его способа, зависит, какие именно образуются матричные РНК и соответственно кодируемые ими белки. Кроме того, имеются данные о регуляции при помощи аттенуации или терминации транскрипции, а также указания на то, что трансляция и метаболизм РНК тоже подвержены регуляции в процессе синтеза белков. Уникальные свойства эукариотических клеток и структура их генов и геномов обеспечивают дополнительные возможности для контроля передачи генетической информации. Например, полный транскрипт гена остается нефункциональным до тех пор, пока не будут правильно вырезаны входящие в него интроны. Далее транскрипты предщественники матричных РНК-должны быть модифицированы на 5 - и З -концах, а сами матричные РНК должны перейти из ядра в цитоплазму, прежде чем они смогут участвовать в трансляции. В принципе регуляция может осуществляться на каждом из этих этапов. [c.10]

В понятие экспрессии генов входит 1) транскрипция ДНК с образованием ядериой РНК, 2) процессинг ядериой РНК с образованием матричной РНК, 3) трансляция мРНК с передачей заключенной в ней информации в последовательность аминокислот, включающихся в белок, 4) участие ферментов в различных реакциях с образованием конечных продуктов экспрессии генов. Основные черты этнх процессов хорошо известны, и здесь ие следует останавливаться на них подробно. Одиако, прежде чем обсулодать регуляцию избирательной экспрессии геиов в развитии, мы рассмотрим строение и организацию генома эукариот. [c.449]

Авторы книги М. Сингер и лауреат Нобелевской премии по химии Н. Берг—всемирно известные специалисты в области молекулярной биологии, одни из создателей генной инженерии, методической основы современной молекулярной биологии и генетики. Читатель найдет в книге подробные сведения о структуре и функциях ДНК, РНК, белков репликации и функционировании генома, обратной транскрипции модификациях, репарации и рекомбинации ДНК о транскрипции и трансляции мРНК в клетках про- и эукариот регуляции экспрессии генов технологии рекомбинантных ДНК. Все эти вопросы обсуждаются в первых двух частях книги. [c.5]

Накопление, передача и экспрессия (выражение в фенотипе) генетической информации составляют основную тему части IV. В начале описьгоаются эксперименты, показывающие, что ДНК является генетическим материалом, а также история открытия двойной спирали ДНК. Затем следует описание ферментативного механизма репликации ДНК. Далее мы перейдем к экспрессии генетической информации, заключенной в ДНК, начав с описания данных о роли информационной РНК как промежуточного переносчика информации. Затем рассматривается процесс транскрипции, т. е. синтез РНК в соответствии с инструкциями, заключенными в матричной ДНК. Из этого логически вытекает описание генетического кода, т.е. взаимосвязи между последовательностью оснований в ДНК (или в транскрибируемой с нее информационной РНК) и последовательностью аминокислот в соответствующем белке. Генетический код, общий для всех живых организмов, прекрасен своей простотой. Три основания составляют кодон-единицу кода, соответствующую одной аминокислоте. Кодоны в информационной РНК последовательно считываются молекулами транспортных РНК, которые выполняют роль адапторов в син-тезе белка. Далее мы переходим к механизму белкового синтеза, а именно к процессу трансляции, в ходе которого четырехбуквенный алфавит нуклеиновых кислот, в котором каждая буква представлена соответствующей парой оснований, переводится в 20-буквенный алфавит белков. Трансляция происходит на рибосомах и обеспечивается координированным взаимодействием более чем сотни различных высокомолекулярных соединений. В следующей главе описывается регуляция экспрессии генов у бактерий, причем основное внимание уделяется оперо-нам лактозы и триптофана у Е. соН, как наиболее изученным в настоящее время. Далее обсуждаются результаты последних исследований экспрессии генов у более высокоорганизованных организмов (т.е. у эукариот), отличающихся от бактерий (прокариот) более высоким содержанием ДНК и наличием оформленного ядра, что обеспечивает диф-ференцировку клеток. Затем рассматри- [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология