Наследственность
<<  Строение и транскрипция генов эукариот Нехромосомная наследственность или цитоплазматическая наследственность, внеядерная наследственность, генетика клеточных органелл  >>
Регуляция экспресии генов
Регуляция экспресии генов
План лекции
План лекции
Регуляция на уровне транскрипции Lac-оперон E.coli
Регуляция на уровне транскрипции Lac-оперон E.coli
Метаболизм лактозы в клетке E.coli
Метаболизм лактозы в клетке E.coli
Схема негативной индукции
Схема негативной индукции
Негативная индукция
Негативная индукция
Позитивная индукция
Позитивная индукция
При попадании клетку арабинозы, она взаимодействует с белком -
При попадании клетку арабинозы, она взаимодействует с белком -
Схема позитивной репрессии
Схема позитивной репрессии
Схема негативной репрессии
Схема негативной репрессии
Процессинг РНК у эукариот
Процессинг РНК у эукариот
Кэпирование
Кэпирование
Полиаденилирование
Полиаденилирование
Сплайсинг
Сплайсинг
Сплайсосомы
Сплайсосомы
Транссплайсинг
Транссплайсинг
Альтернативный сплайсинг
Альтернативный сплайсинг
Малые ядерные РНК
Малые ядерные РНК
Автосплайсинг
Автосплайсинг
Автосплайсинг
Автосплайсинг
Другие особенности регуляции транскрипции у эукариот
Другие особенности регуляции транскрипции у эукариот
Модель регуляции транскрипции РНК полимеразы II эукариот
Модель регуляции транскрипции РНК полимеразы II эукариот
Энхансеры и сайленсеры
Энхансеры и сайленсеры
Инсуляторы
Инсуляторы
Инсуляторы
Инсуляторы
Интерференция РНК (RNAi)
Интерференция РНК (RNAi)
Механизм RNAi
Механизм RNAi
Интерференция РНК (RNAi)
Интерференция РНК (RNAi)
Эпигенетическая модификация генома
Эпигенетическая модификация генома
Компактизация ДНК у эукариот
Компактизация ДНК у эукариот
Гистоны
Гистоны
Гистоновый код
Гистоновый код
Литература
Литература

Презентация на тему: «Регуляция экспресии генов». Автор: user. Файл: «Регуляция экспресии генов.ppt». Размер zip-архива: 1971 КБ.

Регуляция экспресии генов

содержание презентации «Регуляция экспресии генов.ppt»
СлайдТекст
1 Регуляция экспресии генов

Регуляция экспресии генов

http://lens.auckland.ac.nz

2 План лекции

План лекции

Регуляция на уровни транскрипции у прокариот Этапы процессинга РНК у эукариот Энхансеры, сайленсеры и инсуляторы РНК интерференция Упаковка генетического материала эукариот Роль эпигенетических модификаций. Гистоновый код.

3 Регуляция на уровне транскрипции Lac-оперон E.coli

Регуляция на уровне транскрипции Lac-оперон E.coli

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1965 г.

Франсуа Жакоб, Жак Моно, Андре Львов

4 Метаболизм лактозы в клетке E.coli

Метаболизм лактозы в клетке E.coli

Lacz: ? - галактозидаза расщепляет лактозу на глюкозу и галактозу. Lacy: ?- галактозидпермеаза переносит лактозу через мембрану клетки. Lac A: тиогалактозидтрансацетилаза ацетилирует галактозу.

http://www.flickr.com, Allen Gathman

5 Схема негативной индукции

Схема негативной индукции

6 Негативная индукция

Негативная индукция

А) Отсутствие лактозы - lac-оперон выключен. Активный белок – репрессор (кодируется моноцистронным опероном LacI, не имеющем оператора) связан с оператором lac-оперона. Т.к. оператор перекрывается с промотором, даже посадка РНК-полимеразы на промотор невозможна. Б) Когда некоторое количество лактозы попадает в клетку, две молекулы лактозы взаимодействуют с белком - репрессором, он изменяет конформацию и теряет сродство к оператору. Начинается транскрипция lac-оперона и трансляция образующейся mРНК; три синтезируемых белка участвуют в утилизации лактозы. С) Когда вся лактоза используется, порция репрессора, свободного от лактозы, выключает lac-оперон.

7 Позитивная индукция

Позитивная индукция

Аra-опероне E. сoli три цистрона, кодирующие ферменты, расщепляющие арабинозу. В норме оперон закрыт, т.к. белок - репрессор связан с оператором.

Brown, W., Ralston, A. & Shaw, K. (2008) Positive transcription control: The glucose effect. Nature Education 1(1)

8 При попадании клетку арабинозы, она взаимодействует с белком -

При попадании клетку арабинозы, она взаимодействует с белком -

репрессором. Белок - репрессор меняет конформацию и превращается в активатор, который взаимодейсивует с промотором и облегчает посадку РНК-полимеразы.

Brown, W., Ralston, A. & Shaw, K. (2008) Positive transcription control: The glucose effect. Nature Education 1(1)

9 Схема позитивной репрессии

Схема позитивной репрессии

Риюофлавиновый оперон у Вacilus subtilis содержит цистроны ферментов синтеза рибофлавина. Белок-активатор обеспечивает посадку РНК-полимеразы на промотор. В норме оперон открыт. Образуется N молекул рибофлавина.

N+1-ая молекула (лишняя) взаимодействует с активатором и он теряет способность активировать посадку РНК-полимеразы на промотор.

Позитивная репрессия: в регуляции участвует белок - активатор, а регуляция заключается в выключении транскрипции.

Рибофлавин, витамин В2

www.cellbiol.ru

10 Схема негативной репрессии

Схема негативной репрессии

Клетке необходимо N молекул триптофана. N+1-ая молекула взаимодействует с апо-репрессором. Он меняет конформацию, садится на оператор и синтез РНК прекращается.

В опероне синтеза триптофана E. сoli пять цистронов, кодируюших ферменты реакций синтеза триптофана. В норме оперон включен. Белок - репрессор неактивен (в форме апо-репрессора).

www.cellbiol.ru

11 Процессинг РНК у эукариот

Процессинг РНК у эукариот

Кэпирование Сплайсинг Полиаденилирование Редактирование

Комплекс процессов образования зрелых молекул РНК в клетке

http://www.web-books.com

12 Кэпирование

Кэпирование

Присоединение к 5’-концу пре-мРНК 7’-метил ГТФ: защищает от 5’-экзонуклеаз правильная установка РНК на рибосоме при взаимодействии белков с кэпом

http://www.web-books.com

13 Полиаденилирование

Полиаденилирование

После синтеза про-mРНК на расстоянии примерно 20 н в направлении 3'-конца от последовательности 5'-AAУAA-3' происходит разрезание эндонуклеазой и к новому 3'-концу присоединяется от 30 до 300 остатков АМФ (безматричный синтез). ПолиА хвост защищает 3'-конец от гидролиза, т.к. покрыт полиА-связывающими белками. Время жизни mРНК зависит от длины полиА-хвоста. Полиаденилированные про-mРНК подвергаются сплайсингу мРНК гистоновых генов и ряда других не полиаденилируется.

http://www.web-books.com

14 Сплайсинг

Сплайсинг

Большинство генов эукариот состоят из экзонов и интронов. В процессе сплайсинга интроны вырезаются, а экзоны сшиваются, образуя зрелую РНК.

15 Сплайсосомы

Сплайсосомы

Сплайсосомы - комплексы, содержащие пять малых ядерных рибонуклеопротеинов (мя РНП). Интроны содержат последовательности, необходимые для вырезания - 3'-сайт (акцепторный), 5'-сайт (донорный) и бранч-сайт. РНК в snRNA взаимодействует с этими сайтами, способствуя вырезанию интронов.

www.mpibpc.mpg.de

16 Транссплайсинг

Транссплайсинг

Транссплайсинг - вид сплайсинга, при котором происходит соединение РНК разных транскриптов.

http://mol-biol4masters.masters.grkraj.org

17 Альтернативный сплайсинг

Альтернативный сплайсинг

Процесс, в котором из одной пре-матричной РНК могут образовываться различные зрелые транскрипты, благодаря включению разных экзонов.

Альтернативный сплайсинг показан для 95 % мультиэкзонных генов человека

http://en.wikipedia.org

18 Малые ядерные РНК

Малые ядерные РНК

Малые ядерные РНК ( snRNA). Класс малых молекул РНК длиной около150н, локализованных в ядре эукариот. Принимают участие во всех этапах процессинга РНК (входят в состав сплайсосом), а также в регуляции транскрипции и поддержании теломер.

Вторичная структура U1 snRNA – инициатора сплайсосомной активности

19 Автосплайсинг

Автосплайсинг

вид сплайсинга, когда интроны кодируют рибозимы - РНК с каталитической активностью, выполняющие роль сплайсосомы

Автосплайсинг открыт Томасом Чеком (США) в 1982 году. Работал с инфузорией Tetrаchymenа thermophyla

Томас Чек

Нобелевская премия по химии 1989 г.

20 Автосплайсинг

Автосплайсинг

chemistry.umeche.maine.edu

21 Другие особенности регуляции транскрипции у эукариот

Другие особенности регуляции транскрипции у эукариот

Но в разных клетках могут эксперссироваться разные гены, хотя набор генов в ядре идентичен. «Гены домашнего хозяйства» (housekeeping genes) функционирующие повсеместно и на всех стадиях жизненного цикла организма. Обеспечивают процесс гликолиза, биосинтез аминокислот и нуклеотидов, катаболизм белков и т.п. «Гены роскоши» (luxury genes) экспрессируются лишь в специализированных клетках и являются маркерами дифференцированных состояний. Регуляторных белков и регуляторных участков ДНК намного больше, чем у прокариот Регуляторная часть гена намного протяженнее – и часто длиннее, чем сам ген.

22 Модель регуляции транскрипции РНК полимеразы II эукариот

Модель регуляции транскрипции РНК полимеразы II эукариот

http://biology.kenyon.edu

23 Энхансеры и сайленсеры

Энхансеры и сайленсеры

Сайленсеры - регуляторные элементы ДНК, ингибирующие транскрипцию с использованием белков-репрессоров. При этом происходит прямое подавление инициации транскрипции путем разрушения транскрипционного комплекса на промоторе

Энхансеры - участки ДНК вне промотора. Связываются с различными факторами транскрипции и усиливают транскрипцию определенных генов. Энхансеры могут располагаться на расстоянии до 10 тпн от промотора, а также после него.

24 Инсуляторы

Инсуляторы

Последовательности нуклеотидов длиной в несколько сотен пн, подавляющие влияние энхансеров и сайленсеров на промотор.

25 Инсуляторы

Инсуляторы

Также инсулятор выполняет функцию барьера для распространяющегося конденсированного хроматина

www.cellbiol.ru

26 Интерференция РНК (RNAi)

Интерференция РНК (RNAi)

механизм ингибирования экспрессии гена молекулами РНК на стадии трансляции, либо нарушение транкскрипции специфических генов. Малые интерферирующие РНК (siRNA) (около 20 нуклеотидов) — ключевые молекулы для процесса RNAi, комплементарные мишеням РНК. Специфические белки системы RNAi направляются при помощи siRNA к целевым молекулам мРНК, и последние при этом разрезаются на части.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov

27 Механизм RNAi

Механизм RNAi

1) Фермент Dicer разрезает двуцепочечную РНК. 2) Образованные при этом siРНК или microРНК попадают в RNA-induced silencing complex (RISC) 3) RISC разрушает мРНК и предотвращает трансляцию

28 Интерференция РНК (RNAi)

Интерференция РНК (RNAi)

РНК-интерференция обнаружена почти во всех эукариотах. Этот механизм предохраняет клетки от РНК-вирусов и мобильных генетических элементов.

В 2006 году Эндрю Файер и Крейг Мелло получили открытие РНК-интерференции

Эндрю Файер

Крейг Мелло

29 Эпигенетическая модификация генома

Эпигенетическая модификация генома

метилирование ДНК и компактизация хроматина

50-90% ГЦ островков метилировано у млекопитающих Предотвращается связывание транскрипционных факторов Обеспечивают посадку особых белков, компактизующих хроматин

30 Компактизация ДНК у эукариот

Компактизация ДНК у эукариот

Длина ДНК составляет около 2 м, диаметр 2 нм Нуклеосомная нить в 6-7 раз короче, диаметр нуклеосомы – 11 нм. Компактизация нуклеосом – образование фибриллы 30 нм. Диаметр ядра ~10-20 мкм

http://micro.magnet.fsu.edu

31 Гистоны

Гистоны

основной класс нуклеопротеинов, необходимых для сборки и упаковки нитей ДНК. Всего пять различных типов гистонов: H1, H2A, H2B, H3 и H4. Последовательность аминокислот в этих белках очень консервативна – т.е. мало отличается в разных организмах

Рисунок Spellcheck

Рисунок Richard Wheeler (Zephyris)

32 Гистоновый код

Гистоновый код

набор модификаций гистоновых “хвостов”, который определяет функциональное состояние гена. Гистоновый код управляет включением и выключением генов! Модификации передаются при делении клетки, т.е. наследуются.

33 Литература

Литература

«Регуляция экспресии генов»
http://900igr.net/prezentacija/biologija/reguljatsija-ekspresii-genov-107214.html
cсылка на страницу

Наследственность

14 презентаций о наследственности
Урок

Биология

136 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по биологии > Наследственность > Регуляция экспресии генов