Một số vấn đề của sinh học phân tử part 3

Tuy nhiên, khởi động phiên mã có thể xảy ra được hay không còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa. Ví dụ, khởi động ở các gen chịu sự kiểm soát tích cực (positive control) còn phụ thuộc vào sự có mặt của các protein hoạt hoá. Protein hoạt hoá thường liên kết với protein khác, gọi là chất cảm ứng (inducer) tạo thành phức.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số vấn đề của sinh học phân tử part 3 39trở thành yếu tố đầu tiên kiểm soát một gen chuyển từ trạng thái bất hoạt (silent state) sangtrạng thái sẵn sàng cho khởi động phiên mã (active state). Tuy nhiên, khởi động phiên mã có thể xảy ra được hay không còn phụ thuộc vào nhiềuyếu tố khác nữa. Ví dụ, khởi động ở các gen chịu sự kiểm soát tích cực (positive control) cònphụ thuộc vào sự có mặt của các protein hoạt hoá. Protein hoạt hoá thường liên kết với proteinkhác, gọi là chất cảm ứng (inducer) tạo thành phức. Phức này (activator+inducer) có khảnăng tương tác với ADN hoặc với ARN polymerase. Nhờ đó, cấu trúc cục bộ của ADN thayđổi, hoặc ái lực liên kết của ARN polymerase với promoter tăng, tạo điều kiện thuận lợi đểkhởi động phiên mã. Như vậy hoạt động của gen bị kiểm soát theo cơ chế tích cực sẽ tănghoặc giảm phụ thuộc vào sự có mặt hoặc thiếu vắng các activator và inducer (ví dụ điểnhình là hoạt động của operon ara). Ngược lại, cơ chế kiểm soát tiêu cực liên quan đếnprotein ức chế (repressor). Repressor cũng thường liên kết với protein khác, gọi là co-repressor để tạo phức. Phức này tương tác với ADN hoặc với ARN polymerase để ngăn cảnkhởi động phiên mã. Do đó, hoạt động của gen bị kiểm soát theo cơ chế tiêu cực sẽ được bậtmở hoặc đóng phụ thuộc vào sự thiếu vắng repressor hoặc có mặt của repressor và co-repressor (ví dụ điển hình là hoạt động của operon lac). Cả hai cơ chế kiểm soát tiêu cực và tích cực có thể kết hợp cùng nhau để điều biến biểuhiện của gen. Các protein hoạt hoá và ức chế có thể cạnh tranh tương tác để điều biến mộtcách linh động biểu hiện của gen. Một số gen thường biểu hiện liên tục nhưng chỉ ở mức độtối thiểu trong tế bào. Các gen này dễ dàng tăng cường hoạt động khi xuất hiện các yếu tốhoạt hoá như activator và inducer. Ví dụ, hoạt động của một số gen mã cho enzym tăng mạnhkhi xuất hiện cơ chất. Những gen này được gọi là inducible gene (gen có thể hoạt hoá).Ngược lại, một số gen thường biểu hiện ở mức độ mạnh. Chúng dễ dàng bị kìm hãm khi xuấthiện protein ức chế-repressor. Ví dụ, hoạt động của những gen tham gia tổng hợp tryptophantrong tế bào E.coli bị giảm khi bổ sung tryptophan vào môi trường. Những gen này được gọilà repressible gene (gen có thể bị kìm hãm). Ở đây, chúng ta hình dung được sự phối hợp,sự cạnh tranh giữa các cơ chế kiểm soát nhằm thay đổi mức độ biểu hiện của gen một cách rấtlinh động. Các cơ chế chung điều khiển hoạt động của gen được nghiên cứu khá chi tiết ở giai đoạnbắt đầu tổng hợp ARNm. Tuy nhiên, chúng ta nhận thấy chúng đều có thể thực thi đối với bấtkỳ giai đoạn nào trong suốt quá trình chuyển đổi thông tin từ ADN đến protein. Trong tế bàoeukaryot, các gen chịu điều khiển theo cơ chế tích cực chiếm ưu thế. Hoạt động của nhữnggen này thường khó xảy ra nếu như thiếu activator. Ngược lại, trong tế bào prokaryot, các genthường bị kiểm soát bởi các protein ức chế repressor. Đa số các gen prokaryot hoạt độngmạnh nên chúng cần các repressor để kìm hãm mức độ biểu hiện của gen. Trong hầu hết các sinh vật, phân tử ADN có chức năng quan trọng nhất là lưu trữ thôngtin di truyền còn các phân tử ARN đảm nhiệm nhiều nhiệm vụ khác nhau trong tế bào. Sốlượng ARNm mang mã di truyền để tổng hợp protein chiếm tỷ lệ rất ít so với tất cả các loạiARN khác có mặt trong tế bào (Hình 2.1). Những phân tử ARN chỉ được phiên mã nhưng không dịch mã (không dùng làm khuônđể tổng hợp protein) được gọi chung là ARN không mang mã (non coding ARNs). Thực chấtđây là những phân tử ARN không chứa các mã bộ ba tương ứng cho acid amin. Tuy nhiên,thông tin di truyền trên những phân tử này cần thiết cho rất nhiều phản ứng chức năng của tếbào. Chúng tham gia trực tiếp vào quá trình tái bản ADN (ở telomere), làm thay đổi trình tựnucleotide, thay đổi vị trí các đoạn ADN trên nhiễm sắc thể cũng như thiết lập cấu trúc không 40gian của ADN ở các vùng dị nhiễm sắc (heterochromatin formation). Do đó, ARN tác độngtrực tiếp đến phân tử ADN mang mã di truyền. Ngoài ra, ARN tham gia các cơ chế kiểm soátquá trình phiên mã (như bắt đầu sự phiên mã), kiểm soát sau phiên mã như cắt nối intron-exon (splicing), đọc sửa ARNm (RNA editing), phân cắt ARNm (posttranscriptional genesilencing), kìm hãm hoạt động của các gen nhảy (transposon silencing) vv... Hình 2.1: Các loại ARNs có mặt trong tế bào sinh vật. ARNsn (small nuclear RNA): ARN kích thước nhỏ trong nhân. ARNsno (small nucleolar RNA): ARN kích thước nhỏ trong hạch nhân. ARNsc (small cytoplasmic RNA): ARN kích thước nhỏ trong tế bào chất. ARNtm (transfer-messenger RNA): ARN tương tự ARNt có khả năng tương tác với ARNm (theo Brown, 2001). Điều đặc biệt cần lưu ý đối với các loại ...