Bài giảng Điều hòa biểu hiện gene ở eukaryote

Điều hòa biểu hiện gene ở eukaryoteĐiều hòa hoạt động gene ở eukaryote phức tạp hơn nhiều so với prokaryote. Liên quan đến điều hòa, giữa prokaryote và eukaryote có một số điểm khác biệt: - Ở eukaryote thường chỉ có một chuỗi polypeptide đơn được dịch mã từ một phân tử mRNA hoàn chỉnh. mRNA đa gene (polycistronic) chỉ có ở prokaryote, không có ở eukaryote. - DNA của eukaryote gắn với protein histone tạo sợi chromatin, và gắn với protein phi histone. Chỉ có một đoạn nhỏ DNA để trần. Ở prokaryote, một vài protein có mặt trên...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điều hòa biểu hiện gene ở eukaryote Điều hòa biểu hiện gene ở eukaryoteĐiều hòa hoạt động gene ở eukaryote phức tạp hơn nhiều so vớiprokaryote. Liên quan đến điều hòa, giữa prokaryote và eukaryote có một sốđiểm khác biệt:- Ở eukaryote thường chỉ có một chuỗi polypeptide đơn được dịch mã từ mộtphân tử mRNA hoàn chỉnh. mRNA đa gene (polycistronic) chỉ có ởprokaryote, không có ở eukaryote.- DNA của eukaryote gắn với protein histone tạo sợi chromatin, và gắn vớiprotein phi histone. Chỉ có một đoạn nhỏ DNA để trần. Ở prokaryote, một vàiprotein có mặt trên nhiễm sắc thể bị gấp nếp, còn lại hầu hết DNA trần.- Một đoạn DNA quan trọng của eukaryote chứa trình tự nucleotide lặp lạitrung bình hoặc lặp lại cao. Một vài trình tự lặp lại được xếp nối tiếpthành các bản sao tiếp nối nhau, một vài trình tự khác lại không xếp nối tiếp.Vi khuẩn chứa đoạn DNA lặp lại nhỏ khác các gene của rRNA và tRNAnhân đoạn và một vài yếu tố di động.Một đoạn lớn DNA của eukaryote không được dịch mã. Hầu hết trình tựnucleotide không được mã hóa thành protein. Các eukaryote đơn bào,chẳng hạn nấm men là trường hợp ngoại lệ đối với tính chất này.Một vài gene eukaryote được biểu hiện và điều hòa nhờ cơ chế cấu trúc lạinhững đoạn DNA nhất định theo một phương thức được điều khiển và đểtăng số lượng các gene đặc biệt này khi cần thiết.Các gene eukaryote là gián đoạn được phân thành các exon và intron. Cácintron được cắt bỏ trong quá trình chế biến bản phiên mã RNA trước khi bắtđầu dịch mã.Ở eukaryote, mRNA được tổng hợp trong nhân và được chuyển quamàng nhân, vào tế bào chất mới được sử dụng. Tế bào vi khuẩn không cónhân được tách biệt với tế bào chất.1. Sự biến đổi DNAMột số gene của eukaryote được điều hòa bằng sự biến đổi DNA.Chẳng hạn, những trình tự nhất định có thể được khuyếch đại hoặc cấu trúclại trong genome hoặc các base có thể bị biến đổi về mặt hóa học. Một vàibiến đổi được phục hồi, những biến đổi khác lại bền vững. Tuy nhiên nhữngthay đổi bền vững này thường xảy ra ở tế bào sinh dưỡng, vì vậychúng không được truyền lại cho thế hệ sau qua dòng giao tử.2. Các promoterTương tự vi khuẩn, các promoter của eukaryote cũng nằm phía trước điểmxuất phát trên mRNA và có những trình tự được bảo tồn trong tiếnhóa. Hộp TATA định hướng cho mRNA bắt đầu phiên mã nằm ở phía trướcđiểm bắt đầu phiên mã khoảng 30 bp ở động vật có vú và 60 đến 120 bp ởnấm men. Hộp TATA hoạt động có hiệu quả cùng với 2 trình tự tương ứng ởphía trước khoảng 40 bp là CCAAT và 110 bp là trình tự giàu GC. Sự thayđổi hộp TATA làm giảm tốc độ phiên mã. Hiệu quả của tốc độ phiên mãđược đo bằng sự thay đổi của từng base trong promoter* Sự cấu trúc lại DNA theo chương trình (programmed DNArearrangement) Sự cấu trúc lại trình tự DNA trong genome là cơ chế bấtthường nhưng quan trọng, nhờ đó một số gene được điều hòa.3. Những trình tự tăng cường phiên mã (Enhancer)Các thụ thể của hormone và những protein hoạt hóa phiên mã khắc gắn vớitrình tự DNA đặc biệt được biết là enhancer. Trình tự enhancer khá ngắn(thường chỉ 20 cặp base) được tìm thấy ở các vị trí khác nhau quanh geneđược điều hòa. Hầu hết các enhancer nằm ở phía dưới điểm bắt đầu phiên mã(đôi khi cách xa nhiều kb). Những enhancer khác là các intron nằmtrong vùng mã hóa và một vài enhancer thậm chí nằm ở đầu 3 của gene.Enhancer là thành phần nhạy cảm của tổ chức gene ở eukaryote vìchúng cho phép gene phiên mã chỉ khi nào có nhân tố hoạt hóa phiên mãđúng. Một vài enhancer phản ứng với các phân tử bên ngoài tế bào, chẳnghạn hormone steroid tạo phức hợp receptor-hormone. Những enhancer khácphản ứng với các phân tử được tạo thành ở bên trong tế bào (chẳnghạn trong suốt quá trình phát triển). Những enhancer này cho phépcác gene dưới sự điều khiển của nó tham gia vào biệt hóa tế bào(diffrentiation) hoặc được biểu hiện theo cách đặc biệt ở trong mô. Nhiềugene ở dưới sự kiểm soát của các enhancer khác nhau, vì vậy chúng có thểphản ứng với nhiều tín hiệu phân tử khác nhau cả bên trong và bên ngoài.Sơ đồ tổ chức các gene điển hình ở Eukaryote bậc caoQua sơ đồ ở hình 11.8 cho thấy nhiều yếu tố di truyền được tìm thấy ở tronggene của eukaryote điển hình. Phức hợp phiên mã bám vào promotor bắt đầutổng hợp mRNA. Vùng mã hóa của gene (exon) bị gián đoạn bởi một hoặcnhiều trình tự gián đoạn (intron), các trình tự này sẽ bị loại bỏ trongquá trình chế biến RNA. Sự phiên mã được điều hòa bởi các yếu tố enhancer,các yếu tố này phản ứng với các phân tử khác nhau có vai trò là tín hiệu cảmứng. Enhancer có mặt ở cả phía trên và phía dưới promoter. Một vài enhancercó nhiều bản sao.Nhiều enhancer kích thích phiên mã bằng cách hình thành vòng DNA (DNAlooping), liên quan đến sự tương tác giữa các vùng cách xa nhau có liên quandọc sợi DNA. Các nhân tố cần thiết cho phiên mã bao gồm protein hoạt hóaphiên mã, nó tương tác với ít nhất một yếu tố protein có trong một hoặc nhiềuphức hợp pro ...