Regulace genové exprese

zinc finger (zinkový prst)

• α-šroubovice + β-skládaný list – spolu spojeny atomem Zn

• obvykle kovalentně spojeno několik zinkových prstů

leucine zipper (leucinový zip)

• spojené 2 α-šroubovice, které se jako dimery vážou na DNA a svírají ji mezi sebou

winged-helix (forehead) proteins

helix-loop-helix proteins – loop = smyčka

DNA-vazebné proteiny se často připojují na DNA v párech (dimerech, viz leucinový zip) → zdvojnásobení plochy kontaktu s DNA → zvýšení pevnosti a specifity vazby – párovat mohou i různé druhy proteinů → značné množství sekvencí může být rozpoznáno malým počtem regulačních proteinů

Prokaryota

1 RNA-polymeráza schopná zahájit transkripci bez pomoci jiných proteinů

iniciace transkripce genů kontrolována 1 regulační sekvencí blízko promotoru

Eukaryota

3 RNA-polymerázy (RNA-pol. I a III přepisují geny pro tRNA, rRNA a malé strukturní RNA; RNA-pol. II přepisuje geny kódující proteiny) vyžadující přítomnost dalších proteinů

regulační proteiny mohou ovlivňovat iniciaci i ze vzdálenosti několika tisíc nukleotidů od promotoru + zároveň regulace 1 promotoru více regulačními sekvencemi

iniciace transkripce musí probíhat na DNA sbalené do nukleosomů a v mnohem kompaktnějším chromatinu (náročnější)

REGULACE U PROKARYOT

• například bakterie Escherichia coli – genom tvořen cirkulární molekulou DNA – kóduje asi 4000 druhů proteinů, ale v každém okamžiku syntetizována jen malá část z nich (=> reguluje expresi mnoha svých genů dle nutričního zdroje v okolním prostředí (např. lac operon – laktóza, trp operon – tryptofan atd.)

operon

• geny uspořádané stejným způsobem do 1 úseku a přepisované do 1 mRNA (ta je polycistronická = z 1 mRNA se translatuje více proteinů)

  • operony existují jen u prokaryot (u eukaryot geny regulovány individuálně)

  • všechny geny v operonu řízeny 1 promotorem

• součástí operátor = sekvence, na kterou se váže represor (regulační protein)

  • • často palindromy (invertované repetice) – centrálně symetrické → represory jsou dimery

    • pokud se na represor naváže induktor, represor změní konformaci a:

      • je schopen vázat se na operátor → to brání nasednout RNA-polymeráze → transkripce neprobíhá (= trp operon)

      • není schopen vázat se na operátor → RNA-polymeráza může nasednout → transkripce probíhá (= lac operon)

  • např. tryptofanový (trp) operon – pokud tryptofan přítomen v okolí bakterie → transportován do buňky → enzymy pro jeho syntézu nejsou potřeba → operon vypnut

    • • příklad: regulace tryptofanového operonu

        • vysoká hladina tryptofanu v okolí buňky: několik molekul tryptofanu (induktor) se naváže na tryptofanový represor → změna v jeho 3D struktuře → může se navázat na operátor (regulační sekvence 15 nukleotidů) → to fyzicky brání RNA-polymeráze nasednout na promotor → geny tryptofanového operonu se netranskribují (operon je vypnut)