Regulácia transkripcie

REGULÁCIE TRANSKRIPCIE GÉNOV NA ÚROVNI OPERÓNU ( JACOB – MONODOV MODEL )

 

Medzi najúčinnejšie spôsoby regulácie metabolickej aktivity patrí ovplyvňovanie vlastnej syntézy enzýmov.

Enzýmy z tohto aspektu rozlišujeme na:

  1. KONŠTITUTÍVNE

Ich syntéza sa realizuje neustále nezávisle od toho, či ich bunka potrebuje alebo nie. Sú to najmä enzýmy metabolickej regulácie. Princíp regulácie transkripcie génov pri účasti systému represie sa nerealizuje.

  1. INDUKTÍVNE

Syntetizujú sa podľa okamžitých požiadaviek bunky, len pri určitých podmienkach. Regulácia je založená na využití spätnej väzby, to zn., že konečný produkt

( alebo substrát ) rozhoduje o tom, či sa enzým syntetizuje alebo nie.

 

Regulácia transkripcie génov a syntézy enzýmov sa uskutočňuje na úrovni DNA, tzv. INDUKČNO – REPRESNÝM SYSTÉMOM PODĽA JACOBA A MONODA.

Celá regulácia prebieha na OPERÓNE = komplexe génov, ktoré riadia syntézu jedného typu bielkovín alebo enzýmov jednej metabolickej dráhy.

Operón je zložený z 3 oblastí:

a)      REGULAČNÝ ÚSEK

Kóduje syntézu bielkoviny REPRESOR

b)      ÚSEK KONTROLY, ktorý tvorí:

·        Promótor: viaže sa naň RNA polymeráza

·        Operátor: viaže sa naň represor

c)       ÚSEK ŠTRUKTÚRNYCH GÉNOV

Kódujú primárnu štruktúru špecifických bielkovín

 

INDUKCIA EXPRESIE GÉNOV

Nastáva vtedy, keď je represor neaktívny, nenaviaže sa operátor a transkripcia génov prebieha

 

REPRESIA EXPRESIE GÉNOV

Proces, pri ktorom je represor aktívny, navňzuje sa na operátor, čím sa presun RNA polymerázy po vlákne DNA blokuje, a tým nenastáva expresia génov

 

RNA polymeráza sa na promótor naväzuje:

  • Priamo
  • Pomocou cyklického AMP ( cAMP ) a CAP ( katalytický aktivačný proteín ), ktoré slúžia na urýchlenie naviazania RNA polymerázy

 

Represor sa na operátor naväzuje:

  • Priamo
  • Prostredníctvom EFEKTORA = látky nízkomolekulárneho charakteru ( substrát alebo produkt  danej reakcie ), ktorý:
    •  buď represor aktivuje a urýchľuje represiu = AKTIVÁTOR

( napr. syntéza triptofánu: represor je neaktívny, pretože efektor – triptofán nie je prítomný → syntéza triptofánu → nasyntetizovaný triptofán sa viaže na represor a aktivuje ho → syntéza sa zastavuje )

    •  alebo ho deaktivuje, inhibuje – represor sa odštiepuje od operátora = INHIBÍTOR

( napr. degradácia škrobu: škrob ako efektor deformuje represor → nasyntetizované enzýmy štiepia škrob → represor sa aktivuje a naväzuje sa )

 

PRIEBEH REGULÁCIE

Ak je represor AKTÍVNY, naviaže sa na operátor a transkripcia génov je blokovaná, lebo RNA polymeráza potrebuje prejsť cez operátor až ku štruktúrnym génom, ale represor jej v tom bráni a štruktúrne gény sa neprepisujú.

Ak je represor INHIBOVANÝ resp. NEAKTÍVNY, nenaviaže sa na operátor, RNA polymeráza sa viaže na promótor, prechádza cez operátor ku štruktúrnym génom, ktoré sa prepisujú a prekladajú, enzýmy sa syntetizujú.

FOREX