CƠ SỞ DI TRUYỀN CHỌN GIỐNG ĐỘNG VẬT part 6

110 Ngoài ra CAP chỉ hoạt động khi trong môi trường tế bào có hàm lượng cAMP cao; cAMP kết hợp với protein CAP tạo ra phức hợp CAP-cAMP hoạt động, có khả năng nhận biết và bám vào đoạn trình tự đối xứng ở vị trí CAP ở vùng gen khởi động, nhờ vậy RNA-polymerase được kích hoạt để bám vào vị trí tương ứng của nó, bắt đầu quá trình phiên mã. Khác với cơ chế điều hòa âm tính, là do sự tương tác giữa chất ức chế và gen chỉ huy...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CƠ SỞ DI TRUYỀN CHỌN GIỐNG ĐỘNG VẬT part 6 110 Ngoài ra CAP chỉ hoạt động khi trong môi trường tế bào có hàmlượng cAMP cao; cAMP kết hợp với protein CAP tạo ra phức hợpCAP-cAMP hoạt động, có khả năng nhận biết và bám vào đoạn trình tựđối xứng ở vị trí CAP ở vùng gen khởi động, nhờ vậy RNA -polymeraseđược kích hoạt để bám vào vị trí tương ứng của nó, bắt đầu quá trình phiênmã. Khác với cơ chế điều hòa âm tính, là do sự tương tác giữa chất ứcchế và gen chỉ huy, còn điều hòa dương tính là do sự tương tác giữaprotein điều hòa thuộc phức hợp cAMP-CAP với vùng khởi động dẫn đếnsự tăng cường phiên mã mà chủ yếu điều chỉnh tốc độ khởi đầu phiên mã.5.3.1.4 Hoạt động của operon triptophan. Operon triptophan của E. coli có 5 gene cấu trúc được ký hiệu A,B, C, D, E tham gia vào quá trình sinh tổng hợp amino acid triptophan. Khi tế bào E. coli dư thừa triptophan thì operon ngừng hoạt động,do đó các enzyme tương ứng không được sinh ra. Điều này có thể đượcgiải thích như sau: Chất ức chế bình thường ở trạng thái bất hoạt, nhưngkhi có tryptophan dư thừa, nó sẽ bám vào và tạo thành phức hợp có hoạttính (triptophan còn gọi là chất đồng ức chế) có khả năng bám vào gen chỉhuy để ức chế quá trình phiên mã. Ngược lại, khi trong tế bào không có triptophan, chất ức chế ởtrạng thái bất hoạt nên không bám vào gen chỉ huy được, vì vậy các gencấu trúc lại hoạt động phiên mã. Kết quả các enzyme tham gia tổng hợptriptophan được sinh ra. Hình 52. Mô hình ức chế điều hòa âm tính operon –trip ở E.coli Khi hàm lượng triptophan được tổng hợp thừa sẽ ức chế trở lại,kìm hãm hoạt động của operon. 1115.3.2 Điều hòa phiên mã ở eucaryotae. Sự điều hòa ở eucaryotae có những khác biệt lớn so với ởprocaryotae cả về tín hiệu cũng như cơ chế điều hòa. Tín hiệu điều hòa ở cơ thể đa bào là những phân tử do các tế bàochuyên biệt sản sinh, theo thể dịch lưu chuyển khắp cơ thể. Các phân tửnày tác động lên những nhóm tế bào “đích” điều chỉnh biểu hiện của gen ởcác tế bào này theo đúng chương trình đã định sẵn cho phù hợp với sựphát triển của toàn cơ thể. Có hai nhóm phân tử điều hòa chính: cáchormone và các nhân tố tăng cường (Growth Factor- GF). Bộ gen eucaryotae có các điểm đặc thù: - Kích thước bộ gene rất lớn. - Phân tử DNA được nén chặt trong nhân Do vậy mà hệ thống điều hòa đơn giản của procaryotae dựa vào sựnhận biết một trình tự DNA ngắn bởi một protein duy nhất trong giai đoạnphiên mã không còn phù hợp. Sự điều hòa biểu hiện gen ở eucaryotae thểhiện trong mọi giai đoạn, từ trước lúc sao chép đến sau khi dịch mã. Cơchế điều hòa cũng thay đổi theo từng giai đoạn.5.3.2.1 Điều hòa bằng cách biến đổi cấu trúc nhiễm sắc chất (chromatin)hay cấu trúc của phân tử DNA. Nhiễm sắc thể là cấu trúc liên kết của DNA và protein histon trongthời kỳ hai lần phân bào. Khi sự phân chia nhân bắt đầu (kỳ trước củaphân bào), nhiễm sắc thể xoắn chặt lại, có dạng hình que đặc trưng. Nhiềucông trình nghiên cứu cho thấy có sự tồn tại của những vùng “nhạy cảm”trong nhiễm sắc thể. Các vùng này tương ứng với các gen hoạt động của tếbào. Chúng có cấu trúc đặc trưng khiến chúng trở nên dễ tiếp cận đối vớinhiều nhân tố như các enzyme thủy phân hay các enzyme sao chép vàphiên mã. Như vậy mức độ điều hòa đầu tiên là sự sắp xếp các gen cầnbiểu hiện vào một cấu trúc nhiễm sắc thể, thuận lợi cho quá trình sao chépvà phiên mã.5.3.2.2 Điều hòa ở mức độ phiên mã. Kiểu điều hòa này cơ bản giống sự điều hòa ở procaryotae, cũngdựa trên sự tương tác giữa các protein điều hòa với các trình tự DNAchuyên biệt, nhưng phức tạp hơn rất nhiều. Các trình tự DNA chuyên biệtlà CIS và các protein điều hòa tương tác với chúng, các nhân tố TRANS. 112 - Trình tự CIS. Cũng giống như ở procaryotae, vùng 5’ khôngphiên mã của gen được gọi là promotor chịu trách nhiệm điều khiển sựphiên mã của gen. Tuy nhiên, các trình tự điều hòa sự phiên mã lại nằmtrước đó rất xa. Chính các trình tự này quyết định sự biểu hiện đặc trưngcủa một gen, nghĩa là gen được biểu hiện trong loại tế bào nào, vào thờiđiểm nào, dưới sự tác động của các nhân tố điều hòa nào. Một đặc điểmchung của các trình tự này là chúng thường có cấu trúc gồm hai phần đốixứng nhau, ví dụ, trình tự đáp ứng với hormone tuyến giáp dưới đây: AGGTCATGACCT TCCAGTACTGGA Các trình tự này được gọi chung là trình tự CIS. Bên cạnh đó, còn một nhóm trình tự khác cũng tham gia vào điềuhòa hoạt động của gen, đó là nhóm các trình tự khuyếch đại (enhance r).Các enhancer này có tác dụng làm tăng biểu hiện của gen tương ứng. Khácvới trình tự CIS, hoạt động khuyếch đại phụ thuộc vào: - Vị trí, chúng không nhất thiết phải nằm ở đầu 5’ của các gen màcó thể hiện diện ở đầu 5’, 3’ hay ngay trong intron của gen. - Hướng, sự đảo ngược hướng của chúng (từ 5’-3’ sang 3’-5’)không làm mất hoạt tính khuyếch đại. Với cùng các đặc tính đó, nhưng có tác dụng ngược lại là nhóm cáctrình tự dập tắt (silencer). Cơ chế hoạt động của hai nhóm này còn chưađược biết rõ. - Các protein là nhân tố có tác động TRANS. Một vài protein nhận biết hộp CCAAT, đã được xác định ở tế bàođộng vật có vú. Các nhân tố này có thể được phân biệt giữa các đơn vị củacác phần tử CCAAT. Các hộp GC được nhận biết bởi các nhân tố phụ Đặc điểm chung của các nhân tố này là chúng bao gồm ít nhất haivùng cấu trúc-chức năng chính: + Vùng chịu trách nhiệm gắn nhân tố TRANS vào DNA. + Vùng tác đông lên sự phiên mã. Các vùng cấu trúc-chức năng này độc lập với nhau. Ngoài hai vùngtrên, nhiều nhân tố Trans còn mang một số vùng phụ khác như vùng gắn ...