+ Pokaż spis treści

Regulacja ekspresji genu u organizmów eukariotycznych


  1. Pierwszym poziomem regulacji ekspresji genu u Eucaryota jest struktura chromatyny. Ścisłe upakowanie DNA, występujące w heterochromatynie uniemożliwia zajście transkrypcji, ponieważ enzymy katalizujące ten proces nie mogą przyłączyć się do DNA. Tak wiec ten fragment DNA, który ma ulegać transkrypcji, musi przyjąć mniej zespiralizowaną strukturę przestrzenną, heterochromatyna ulega dekondensacji i przechodzi w luźniej "upakowaną" euchromatynę.

    Rozluźnienie struktury chromatyny jest niezbędne, by zaszła transkrypcja. Proces ten jest wywoływany przez specjalne czynniki indukujące. Luźniejsze upakowanie DNA w euchromatynie umożliwia przyłączenie się polimerazy RNA, enzymu katalizującego transkrypcję. Taki sposób regulacji ekspresji genu występuje wyłącznie u Eucaryota, tylko u nich występują nukleosomy, organizujące DNA w strukturę wyższego rzędu - chromatynę.

  2. Transkrypcja jest drugim poziomem regulacji ekspresji genu u Eucaryota. Promotory eukariotyczne są, podobnie jak u Procaryota, miejscem wiązania polimerazy RNA. Promotory eukariotyczne są pod kontrolą czynników regulacyjnych, mogących działać jako represory lub aktywatory transkrypcji. Wydaje się, że rola aktywatorów transkrypcji jest u Eucaryota bardzo duża. Poniżej omówiono dwa rodzaje aktywatorów transkrypcji: aktywatory działające w obrębie promotora i takie, które działają na znaczne odległości.

    2.1. Aktywatory transkrypcji działające w rejonie promotora

    W promotorach eukariotycznych poza sekwencją rozpoznawaną przez polimerazę RNA występują sekwencje, do których przyczepiają się białka zwiększające szybkość transkrypcji. Białka te powodują wzrost powinowactwa polimerazy do promotora.

    Dzięki takiej budowie promotorów w komórce eukariotycznej transkrypcja różnych genów zachodzi z różną intensywnością - te geny, których promotory mają kilka sekwencji przyłączających "przyspieszacze" są transkrybowane najszybciej. Należy pamiętać, że komórka eukariotyczna zawiera mnóstwo białek, niektóre z nich są potrzebne w małych, inne w olbrzymich stężeniach, taka konstrukcja promotorów pozwala zakodować na poziomie DNA, orientacyjną ilość danego białka w komórce. Te białka, których ma być najwięcej będą miały "najszybsze promotory".

    2.2. DNA eukariontów zawiera również sekwencje przyspieszające przebieg transkrypcji, położone w znacznych odległościach - tysięcy par zasad od promotora! Do tzw. sekwencji wzmacniających (ang. enhancer sequences) przyłączają się czynniki regulacyjne, aktywujące transkrypcję. Aktywacja na taką odległość jest możliwa dzięki temu, że DNA wygina się w pętlę, umożliwiając kontakt czynników przyspieszających transkrypcję z enzymami katalizującymi ten proces.

    Sekwencje wzmacniające transkrypcję mogą być położone tysiące par zasad poniżej lub powyżej promotora. Do sekwencji wzmacniających przyłączają się czynniki aktywujące transkrypcję. Aktywacja jest możliwa dzięki wygięciu się cząsteczki DNA.

    Sekwencje wzmacniające znajdują się w genomach niektórych wirusów
    , pasożytujących w komórkach eukariotycznych (np. w genomach wirusów onkogennych, przyczyniających się do rozwoju nowotworów).