ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

Một bước tiếp theo trong cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở eukaryote là điều hòa ở cấp độ dịch mã. Tại sao tế bào điều khiển dịch mã và chúng được hưởng lợi từ điều đó như thế nào? Đã có rất nhiều câu trả lời cho câu hỏi này. Điều hòa ỏ cấp độ dịch mã có thề xảy ra nhanh chóng mà không cần phải đi qua tất cả các quy trình ngược dòng của biểu hiện gen, chẳng hạn như phiên mã, chế biến mRNA và giải phóng mRNA....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE Phạm Xuân BằngTranslational Control of Gene Expression ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE Phạm Xuân Bằng Lớp Sinh Thái Học K22 xuanbangorg@gmail.com 1. Giới thiệu Một bước tiếp theo trong cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở eukaryote là điều hòa ởcấp độ dịch mã. Tại sao tế bào điều khiển dịch mã và chúng được hưởng lợi từ điều đónhư thế nào? Đã có rất nhiều câu trả lời cho câu hỏi này. Điều hòa ỏ cấp độ dịch mã cóthề xảy ra nhanh chóng mà không cần phải đi qua tất cả các quy trình ngược dòng củabiểu hiện gen, chẳng hạn như phiên mã, chế biến mRNA và giải phóng mRNA. Hơn nữa,điều hòa dịch mã thường là thuận nghịch, vì nó thường xuyên được điều chỉnh thông quanhững sự sửa đổi protein một cách thuận nghịch chẳng hạn như sự phosphoryl hóa cácyếu tố khởi đầu dịch mã. Rõ ràng là cần phải có sự kiểm soát dịch mã ở các hệ thống màviệc kiểm soát phiên mã (hoặc trước phiên mã) không thể thực hiện được chẳng hạn nhưở các tế bào hồng cầu lưới thiếu nhân, tế bào trứng, hoặc các virus RNA. Điều hòa dịch mã được thực hiện chủ yếu ở giai đoạn khởi đầu dịch mã. Nhiềuloại mRNA được tổng hợp ra nhưng chưa được dịch mã vì vùng không được dịch mã ởđầu 5‟ của nó bị một số protein liên kết vào khiến cho ribosome không thể tiến hành dịchmã. Ngoài ra, mRNA cũng có thể không được dịch mã nếu đuôi poly A gắn vào ở đầu 3‟không có độ dài thích hợp. Người ta cũng nhận thấy nhiều loại mRNA của thực vật và tảobị bất hoạt trong tối nhưng khi ra ánh sáng thì bộ máy dịch mã được tái kích hoạt vànhiều loại mRNA được dịch mã. Nhìn chung sự điều hòa ở giai đoạn dịch mã vô cùng phức tạp. Trong phần trìnhbày dưới đây nhóm chỉ xin trình bày một cái nhìn tổng quan về các cơ chế phân tử ởYm: michaeljacson_1989 Page 1 Phạm Xuân BằngTranslational Control of Gene Expressionbước khởi đầu dịch mã có liên quan trực tiếp đến sự điều hòa dịch mã. Kết quả nghiêncứu sự điều hòa dịch mã được thực hiện trên đối tượng là tế bào động vật có vú và nấmmen (Hinnebusch và cộng sự, 2007; Pestova và cộng sự, 2007). 2. Điều hòa dịch mã (regulation of translation) 2.1. Vài nét về phân tử mRNA ở eukaryote có liên quan đến sự điều hòa dịch mã Phân tử mRNA ở eukaryote nhìn chung được chia thành 3 vùng chính: Vùng khôngmã hóa đầu 5‟ (5‟UTR), vùng mã hóa (coding region), vùng không mã hóa đầu 3‟(3‟UTR). Protein bám Protein bám 3’UTR 5’UTR ORF Hình 5.1. Cấu trúc tổng quan của mRNA ở eukaryote Ngoài cùng đầu 5‟ là cấu trúc mũ m7Gppp, cuối đầu 3‟ là đuôi poly A đều có liênquan đến sự điều hòa dịch mã. Cả 2 cấu trúc này đều có vai trò quan trọng trong sự bámvào mRNA của ribosome. Ở phần lớn các mRNA thì sự khởi đầu dịch mã cần có sự thamgia mũ m7Gppp và người ta gọi đó là sự khởi đầu dịch mã phụ thuộc vào mũ (cap-dependent initiation) hoặc khởi đầu từ bên ngoài (external initiation) Hairpin: Cấu trúc kẹp tóc, có khả năng kiểm soát khởi đầu dịch mã ở mRNA củaferritin và thụ thể transferrin IRES (internal ribosomal entry site - tạm dịch là vị trí tiếp nhận ribosome nội bộ):nằm trong vùng 5‟UTR của một số mRNA, nó là nơi để phức hợp tiền khởi đầu gắn vàoYm: michaeljacson_1989 Page 2 Phạm Xuân BằngTranslational Control of Gene Expressionđể thực hiện quá trình khởi đầu dịch mã và người ta gọi đó là sự khởi đầu dịch mã khôngphụ thuộc mũ (cap-independent initiation) hoặc khởi đầu từ bên trong (internal initiation). uORF (upstream open reading frame): Khung đọc mở thượng nguồn, có vai trò ứcchế khởi đầu dịch mã. Protein bám (binding protein-BP): Những protein bám vào một số vị trí tại vùng5‟UTR và vùng 3‟UTR thường có vai trò ức chế nhưng đôi khi cũng thúc đẩy sự dịch mã(Gebauer, Nature - 2004). PABP (Poly A binding protein): Protein bám đuôi poly A cũng có vai trò quan trọngtrong sự khởi đầu dịch mã (đã nghiên cứu trên đối tượng chồi nấm men – (Sachs, 2000)). CPE (cytoplasmic polyadenylation element): Nằm ở 3‟UTR - vùng giàu U trướcđuôi polyA, có khả năng điều hòa khởi đầu dịch mã thông qua protein bám vào nó gọi làCPEB sẽ được trình bày ở dưới. 2.2. Điều hòa dịch mã được thực hiện ở ...