Клетка — Википедия

Теория гласит, что гены белков, которые функционально тесно связаны в метаболических процессах, часто группируются вместе. Увеличить число генов. Используется в тех случаях, когда необходимо, чтобы организм увеличил синтез определённого продукта.

Эукариотические клетки используют тот же самый принцип, хотя в регуляции реализуются и некоторые другие более сложные механизмы. В процессе транскрипции образуются первичные транскрипты, не содержащие нитронов, а мРНК лишены «кэпа» и поли-А-конца. Синтез белка начинается до того, как заканчивается синтез его матрицы, т.е. транскрипция и трансляция протекают почти одновременно. Исходя из размера генома (4×106 пар нуклеотидов), каждая клетка Е. coli содержит информацию о нескольких тысячах белков.

Когда оперон активен и все его гены транскрибируются, то синтезируется полицистронная мРНК, служащая матрицей для синтеза всех белков этого оперона. Белок-репрессор синтезируется в клетке с постоянной скоростью и имеет сродство к операторному участку. Гены, осуществляющие синтез регуяятор-ных’ белков, могут быть удалены от оперона, транскрипцию которого они контролируют.

Если в среде культивирования глюкозу заменить на дисахарид лактозу, то по прошествии нескольких минут клетки адаптируются к изменившимся условиям. В присутствии глюкозы клетки Е. coli содержат менее 10 молекул этих ферментов на клетку. Снижение концентрации фермента в бактериальной клетке может осуществляться путём репрессии синтеза ферментов.

Когда в среду добавляют, например, Гис, то эта небольшая молекула, получившая название «корепрессор», присоединяется к белку-репрессору. Функция его в процессе утилизации лактозы пока неясна. Рис. 4-48. Механизм репрессии синтеза ферментов, участвующих в образовании гистидина. Так, в организме человека имеется более 200 различных типов клеток, существенно различающихся по структуре и функциям.

Перестройка генов

Различают участки гетерохроматина, в которых ДНК упакована очень компактно и недоступна для транскрипции, и участки эухроматина, имеющие более рыхлую укладку и способные связывать РНК-полимеразу. В разных типах клеток в область эухроматина попадают разные гены, а это означает, что в разных тканях транскрибируются разные участки хроматина.

В гистоне HI фосфорилируются остатки серина. Разнообразие клеток и возросшая сложность клеточных процессов нуждаются в большом разнообразии механизмов регуляции. Геном эукариотов обнаруживает высокую пластичность, играющую важную роль в регуляции активности некоторых генов и увеличивающую разнообразие клеточных ответов.

Изменяем количество генов

Многие гены, кодирующие белки или РНК, необходимые организму в больших количествах (например, гистоны, рРНК, тРНК), постоянно присутствуют в амплифицированном соетрянии. Установлено, что в ответ на повышение концентрации тяжёлых металлов в крови в клетках происходит амплификация гена металлотионеина.

Они, как правило, исчезают в последующих генерациях. Утрата генетического материала происходит в процессе созревания лимфоцитов и образования плазматических клеток разных клонов, синтезирующих секретируемые формы иммуноглобулинов. Этот процесс получил название «генетическая рекомбинация».

Изменение стабильности мРНК

Семейство Vκ-сегментов отделено от группы соединительных сегментов (Тк) участком ДНК размером в 20 килобаз. Рис. 4-49. Образование гена лёгкой цепи κ (каппа) типа и его транскрипция.

Скорость процессов

В сегменте DH закодирован участок полипептидной цепи, содержащий от 2 до 13 аминокислот, а в сегменте JH — 4-6 аминокислот. Полный ген вариабельного домена образуется путём соединения VH, DH и JH сегментов. Первыми в иммунном ответе появляются IgM, поскольку к полному гену вариабельного домена ближе всех остальных С-экзонов находится Cμ, сегмент Н-цепи. Активированные В-клетки могут синтезировать мембранно-связан-ную и секретируемую формы IgM. Кроме того, они могут переключаться с синтеза IgM на образование антител других классов.

Организация хроматина

Мутации происходят в дифференцированных клетках на участках VL-JL и VHDHJH сегментов в процессе или после рекомбинаций, делая, таким образом, количество антител практически неограниченным. Когда В-лимфоциты синтезируют Ig не класса М, то это сопровождается ещё одним дополнительным рекомбинационным событием. Аналогичные процессы наблюдают и в ходе дифференцировки Т-лимфоцитов. Основное различие состоит в значительно большем количестве участков ДНК и регуляторных факторов, контролирующих этот процесс.

Это достигается активацией одних генов, и, в то же время, ингибированием других с помощью эпигенетических механизмов

Здесь, так же, как у прокариотов, есть гены «домашнего хозяйства», транскрибирующиеся конститутивно, т.е. постоянно и во всех тканях. Это гены гликолиза, синтеза РНК и некоторых белков (например, альбумина). Существуют гены, транскрибирующиеся только в специализированных клетках, т.е. имеет место тка-неспецифическая экспрессия. Многие гены подвергаются адаптивной регуляции и являются объектами индуцибельных воздействий или негативного контроля.

К генам, регулируемым cis-элементами, относят гены, чувствительные к стероидным гормонам, гены белков теплового шока и многие другие. Рис. 4-52. Активация группы генов с помощью одного индуктора. Группа генов имеет общий регуляторный cis-элемент и активируется одним и тем же регуляторным белком. Наиболее часто промотор сохраняется на одном из концов транскрипта, а в ходе сплайсинга происходит «вырезание» одного или нескольких экзонов.

В результате синтезируются IgM, связанные с клеточной мембраной, так как мРНК таких клеток содержит на 3′-конце экзон, кодирующий участок полипептидной цепи, состоящий из гидрофобных аминокислот. С помощью этого участка происходит «заякоривание» IgM в мембране. В гене, кодирующем этот белок, последовательность нуклеотидов в триплете 2153 — САА и шифрует включение в полипептидную цепь остатка глутамина. Многие продукты транскрипции подвергаются расщеплению нуклеазами, а те мРНК, что, транспортируются из ядра в цитоплазму, защищаются от гидролитического разрушения, образуя комплексы с белками.

Наиболее изученный пример — синтез белков в ретикулоцитах. РНК, в которой сохраняется интрон, содержащий первый стоп-кодон. Например, экспрессия генов α- и β-цепей глобина происходит только в клетках-предшественниках эритроцитов.