Regulace genové exprese

nízká hladina tryptofanu v okolí buňky: tryptofanový represor neváže molekuly tryptofanu → nenasedne na operátor → RNA-polymeráza může rozpoznat promotor a nasednout → probíhá transkripce všech 5 genů tryptofanového operonu (operon je zapnut)

represor spouští/zastavuje syntézu biosyntetických enzymů podle koncentrace konečného produktu dráhy, kterou dané enzymy katalyzují

konstitutivní exprese

• • neregulovaná exprese genu

  • gen, který kóduje represor je neustále s nízkou účinností přepisován → stálá nízká hladina v buňce → umožněna rychlá odpověď (např. na zvýšení koncentrace tryptofanu)

represory

• • proteiny, které navázáním na DNA zastavují transkripci genů

aktivátory

• • proteiny, které navázáním na DNA navozují transkripci genů

  • nutné u promotorů, které jen slabě vážou RNA-polymerázu → po navázání aktivátoru (napomáhá RNA-polymeráze iniciovat transkripci) již plně funkční

  • např. aktivátorový protein CAP – naváže se na něj cAMP (cyklický adenosinmonofosfát) → CAP se naváže na DNA → RNA-polymeráza může začít transkripci

  • cAMP signalizuje vyčerpání glukosy → syntéza enzymů, které umožňují využití jiných sacharidů z okolí

REGULACE U EUKARYOT

• RNA-polymeráza II není schopna sama začít transkripci – potřebuje obecné transkripční faktory

  • napomáhají RNA-polymeráze nasednout na promotor, oddělit oba řetězce DNA a po iniciaci transkripce ji uvolnit z promotoru, aby mohlo začít prodlužování mRNA

  • rozpoznávají všechny promotory přepisované RNA-polymerázou II (proto „obecné“)

• cis elementy = místa v DNA × trans elementy = proteiny, které se váží na cis elementy (tedy na DNA)

Jak to celé funguje

• nejdůležitější – rozpoznání krátké sekvence DNA (asi 25 nukleotidů před iniciačním místem transkripce) = TATA box (hl. nukleotidy adenin a thymin) – obecným transkripčním faktorem TFIID

• TFIID (dvě velmi si podobné proteinové domény) způsobí dramatický lokální ohyb DNA → mohou nasednout ostatní transkripční faktory a RNA-polymeráza → vznikne transkripční iniciační komplex

• tento komplex brání RNA-polymeráze v prodlužování mRNA → RNA-polymeráza se musí z komplexu uvolnit → transkripční faktor TFIIH (kináza) s pomocí ATP fosforyluje RNA-polymerázu (připojí fosfáty na dlouhý polypeptid, který z ní vyčnívá) → změna její konformace → uvolnění z iniciačního komplexu → zahájena transkripce

• nakonec se z promotoru uvolní i transkripční faktory a jsou opět využity pro jinou iniciaci transkripce

Eukaryotní regulační proteiny

• obecné transkripční faktory a RNA-polymeráza nestačí – nutné ještě další aktivační proteiny (pomáhají uspořádání obecných transkripčních faktorů a RNA-polymerázy do iniciačního komplexu)

• enhancery (zesilovače) = místa v DNA, na která se vážou aktivátory → rozvolnění chromozomů × silencery (zeslabovače) = místa v DNA, na která se vážou represory → spiralizace chromozomů