Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực

Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thựcTín hiệu điều hòa ở các cơ thể đa bào là những phân tử do những tế bào chuyên biệt sản sinh, theo thể dịch lưu chuyển khắp cơ thể. Các phân tử này tác động lên những nhóm tế bào "đích", điều chỉnh biểu hiện các gen ở các tế bào này theo đúng chương trình đã định sẵn cho phù hợp với sự phát triển của toàn cơ thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thựcTín hiệu điều hòa ở các cơ thể đa bào là những phân tử do những tế bàochuyên biệt sản sinh, theo thể dịch lưu chuyển khắp cơ thể. Các phân tử nàytác động lên những nhóm tế bào đích, điều chỉnh biểu hiện các gen ở các tếbào này theo đúng chương trình đã định sẵn cho phù hợp với sự phát triểncủa toàn cơ thể. Có hai nhóm phân tử điều hòa chính: các hoocmôn và cácnhân tố tăng trưởng.Bộ gen ở sinh vật nhân thực có một số điểm đặc thù: kích thước bộ gen rấtlớn, ADN được nén chặt trong nhân. Do vậy mà hệ thống điều hòa đơn giảncủa sinh vật nhân sơ dựa vào sự nhận biết một trình tự ADN gắn bởi mộtprôtêin duy nhất chỉ trong giai đoạn phiên mã không còn phù hợp. Sự điềuhòa biểu hiện gen ở sinh vật nhân thực thể hiện trong mọi giai đoạn từ trướclúc sao chép đến sau khi dịch mã. Cơ chế điều hòa cũng thay đổi theo từnggiai đoạn. Chúng ta sẽ lần lượt xem xét cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở từnggiai đoạn hay mức độ khác nhau.1. Mức nhiễm sắc thểTrên sợi nhiễm sắc có thể diễn ra các kiểu:- Enzim DNaza I cắt một số vùng trên ADN làm tháo xoắn để các gen biểuhiện. Hai vùng được lưu ý: các điểm nhạy cảm có liên quan với các gen cóhoạt tính cao và siêu nhạy cảm có liên quan đến các gen có hoạt tính rất cao(như các gen histon).- ADN dạng Z có liên quan đến việc đóng mở gen.- Sự metyl hóa ở C vị trí 5 làm gen ngừng hoạt động. Ví dụ: NST X bất hoạtở người thuộc loại siêu metyl hóa.2. Mức phiên mãĐây là sự điều hòa tác động trực tiếp đến việc mở hoặc đống của gen. Kiểuđiều hòa này thường gặp trong điều hòa trao đổi chất, trong các quá trình biệthóa tế bào.- Tham gia điều hòa của các trình tự cis (ở gần). Các trình tự này thường tiếpnhận các prôtêin điều hòa (nhân tố trans ở xa).- Tham gia vào quá trình điều hòa biểu hiện gen còn có nhóm các trình tựkhuếch đại (enhancer). Các enhancer này có tác dụng làm tăng biểu hiện củagen tương ứng.- Đièu hòa bởi các nhân tố trans là các nhân tố không cùng nằm trên mộtmạch ADN.- Đièu hòa qua lựa chọn promoter thích hợp.3. Mức sau phiên mãmARN vừa được phiên mã không được dịch mã ngay mà còn phải trải quamột giai đoạn trưởng thành. Ở giai đoạn này tồn tại nhiều cơ chế cho phépđiều hòa tính chất cũng như số lượng, số loại mARN sẽ được dịch mã: cắt nốikhác nhau, điểm poliadenin hóa khác nhau, sự bảo tồn ARN trong tế bào ...* Hiện tượng ghép - nối khác nhau (alteARNtive splicing)Hê thống loại bỏ intron và nối exon của tiền mARN để hình thành mARNtrưởng thành khác nhau tùy từng loại tế bào, mô. Việc ghép nối khác biệt cácêxon dẫn đến sự hình thành các mARN khác nhau. Thông thường các mARNnày mã hóa cho các prôtêin có chức năng tương tự, nhưng đôi khi chúng lạicó chức năng hoàn toàn khác nhau.* Điều hòa biểu hiện gen bằng cách tăng giảm thời gian sống của cácmARNKiểu điều hòa này mang tính số lượng, mARN càng tồn tại lâu trong tế bàothì càng được dịch mã thành nhiều prôtêin. Hiện tượng này thấy rỗ trongtrường hợp một số tế bào ung thư. Quá trình tổng hợp prôtêin từ một sốmARN bền vững tạo ra một số lượng rất lớn các prôtêin tương ứng. Điều nàygiải thích được phần nào khả năng sinh sôi vô tận của các tế bào ung thư.* Sự dự trữ các mARN trong tế bào cũng là một phương thức điều hòaRất nhiều gen được phiên mã nhưng không bao giờ được dịch mã. Khi cómột tín hiệu xuất hiện (hoocmôn chẳng hạn), bộ máy dịch mã lập tức hoạtđộng tổng hợp prôtêin từ các mARN đã trữ sẵn.4. Mức dịch mãSự điều hòa biểu hiện gen trong giai đoạn này chưa được biết nhiều. Dườngnhư nó có liên quan đến hiện tượng dữ trữ mARN đề cập ở trên, vì sự dịchmã chính là một dạng tiêu thụ mARN dự trữ.5. Mức sau dịch mãMức này thể hiện ở sự điều hòa hoạt tính của prôtêin. Sau khi mạch polipeptitđược tổng hợp, prôtêin nhiều khi bị biến đổi thứ cấp trước khi biểu hiện hoạttính. Ví dụ: tripsin chỉ có được hoạt tính sau khi chất tiền thân của nó bị cắtmất một đoạn poilpeptit.Các prôtêin sau dịch mã có thể trải qua những biến đổi hóa học như glicôzinhóa, phôtphorin hóa để có hoạt tính. ...