TH protein ở cơ
thể SV được điều chỉnh để số lượng v chất lượng protein phù hợp sự phát triển .
- Ở
Prokaryota
-
Sự điều chỉnh sinh tổng hợp protein được thực hiện qua
cơ chế kích thích và kìm hãm
-
VD về hiện tượng kích thích :Ecoli phát triển trong MT
có lactose thì enzym b-galatosidase được
tổng hợp mạnh, ko có lactose thì ngược lại . Vậy lactose là tác nhân kích thích
sx enzym
-
VD hiện tượng kìm hãm : e.coli ở trong môi trường ko
có tryptophan thì tế bào sẽ tích cực sản xuất 1 loạt enzym chịu trách nhiệm tổng hợp tryptophan , nhưng
khi MT có tryptophan thi ngược lại . Vậy , tryptophan là tác nhân kìm hãm tổng
hợp enzym
- Mô hình Operon gồm
-
Gen cấu trúc : Các gen này tạo các mARN rồi tổng hợp nên các enzym
-
Vùng khởi đầu /promotor : là 1đoạn ADN nằm kề với gen cấu trúc ,
tại đây có trình tự nu được nhận diện bởi ARN polymerase để xác định vị trí
khởi đầu sự phiên mã
-
Vị trí vận hành (operator O): thường có
trong vùng khởi đầu, khi vị trí vận hành tự do ko bị kìm hãm thì nó cho phép
ARN polymerase gắn với vùng khởi đầu và hệ thống các gen cấu trúc ở trạng thái
mở sản xuất ra các mARN và các enzym
tương ứng và ngược lại…
-
=> các gen cấu trúc, vùng khởi đầu và vị trí vận
hành tạo thành 1 đơn vị gọ là Operon
-
Gen điều chỉnh ( Regulator Re): cùng nằm trên NST với gen cấu trúc
như Prokaryota hoặc trên NST khác như Eukaryota . Nó tổng hợp protein là chất
kìm hãm (Repressor R) hoặc chất hoạt hóa( A: activator ) làm nhiệm vụ kìm hãm
hay hoạt hóa gen cấu trúc
- Hoạt động của Operon trong cơ chế kích thích
-
Gen điều chỉnh sản xuất chất hoạt hóa . Khi chất hoạt
hóa gắn với vị trí vận hành , đồng thời ARN polymerase gắn với vùng khởi đầu do
đó gen cấu trúc ở trạng thái mở để sản xuất mARN và các protein hay enzym tương ứng
-
Hoạt động của Operon trong cơ chế kích thích có 2 TH
o
TH1: chất hoạt hóa ở trạng thái hoạt động gắn vào vị trí
vận hành , đồng thời ARN polymerase gắn với vùng khởi đầu , do đó gen cấu trúc
ở trạng thái mở để sản xuất mARN và protein . Khi có mặt 1 chất gắn đặc
hiệu gắn với chất hoạt hóa làm chất hoạt
hóa rời khỏi vị trí vận hành->gen cấu trúc đóng
o
TH2: chất hoạt hóa ở trạng thái ko hoạt động , khi có chất
gắn đặc hiệu -> trở nên hoạt động và gắn với vị trí vận hành, đồng thời ARN
polymerase gắn với vùng khởi đầu -> gen cấu trúc mở . Khi chất gắn đặc hiệu
bị lấy đi -> chất hoạt hóa ko hđ-> gen CT đóng
- Hoạt động của Operon trong cơ chế kìm hãm
-
Như trên , chỉ thay “hoạt hóa = kìm hãm” , “gen cấu
trúc đóng= gen cấu trúc mở”
- Ở Eukaryota
- Mục đích điều chỉnh sinh tổng hợp protein ở Eukaryota
-
Sự điều chỉnh sinh tổng hợp protein còn gọi là điều
chỉnh sự biểu hiện gen ở Eukaryota , khác với Prokaryota cả về tín hiệu và cơ
chế điều chỉnh
-
Mỗi cơ thể Eukaryota bắt nguồn từ hợp tử -> phôi
bào -> biệt hóa thành mô và cơ quan của cơ thể đa bào . Tất cả tế bào
Eukaryota của cùng 1 cơ thể sinh vật đều chứa bộ gen giống nhau , nhưng trong
tế bào của mỗi mô chỉ có 1 tỉ lệ nhỏ gen được biểu hiện . VD: hồng cầu tổng hợp
hemoglobin , tế bào cơ tổng hợp myoglobin …Ngay trong 1 loại tế bào , tùy giai
đoạn phát triển mà có thể tổng hợp protein khác nhau .VD: hồng cầu gđ bào thai
tổng hợp HbF, trưởng thành là HbA…Vấn đề này giải thích bởi cơ chế điều chỉnh
biểu hiện gen ở Eukaryota
-
Tín hiệu điều chỉnh ở cơ thể đa bào là các phân tử
protein được sản xuất từ những tế bào chuyên biệt theo cơ chế thể dịch lưu
thông khắp cơ thể , các phân tử này tác động vào nhóm tế bào đích , điều chỉnh
sự biểu hiện các gen liên quan ở các tế bào này thông qua sự tương tác đặc hiệu
giữa ADN –protein cùng với phức hợp ARN –polymerase và những protein đặc hiệu
khác làm cho các gen liên quan đóng hay mở theo đúng chương trình định sẵn đề
phù hợp với phát triển cơ thể , và sản xuất protein tăng hay giảm theo nhu cầu
cơ thể
-
Các phân tử điều hòa là protein ,có thể là các yếu tố
sinh trưởng GF,hormon,yếu tố đặc biệt mô
- Mô hình cấu trúc của 1 gen Eukaryota
-
Gen cấu trúc
o
Qui định tổng hợp 1 loại protein xác định , gồm các
exon và intron. Tại vị trí đầu tiên của exon1 là mã mở đầu ATG , tại vị trí
cuối của exon cuối là 1 trong 3 mã kết thúc : TÂ, TGA, TAG
o
Phía trước exon đầu tiên và sau exon cuối cùng có vùng
ko dịch mã . Vị trí 5’GT của intron là vị trí cho nối và vị trí 3’AG của intron
là vị trí nhận nối .
o
Các exon và intron sẽ phiên mã thành mARN tiền thân ,
trải qua quá trình cắt intron nối exon tạo mARN trưởng thành
-
Vùng kiểm soát biểu hiện gen gồm
o
Vùng khởi đầu : là những thành phần gồm các trình tự nu được định
khu ở đầu 5’ tới gen . Vùng khởi đầu có chức năng: xác định vị trí bắt đầu phiên mã, kiểm soát
số lượng mARN và tính đặc hiệu mô . Vùng này có thể dài vài kilobase . Đa số
gen người đều chứa trình tự “hộp TATA” được định khu khoảng 25-30 đôi base từ đầu
5’ tới vị trí bắt đầu phiên mã và “hộp CCAAT” định khu 75-80 đôi base từ đầu 5’
tới vị trí bắt đầu phiên mã , hộp này có chức năng làm tăng hiệu quả phiên mã
o
Vị trí gắn cho yếu tố kích thích phiên mã : là trình tự ADN tác động với yếu tố kích thích phiên mã làm tăng quá
trình phiên mã của những gen kề bên, vị trí này có thể hoạt động theo hướng 5’
hoặc 3’ tới gen
o
Vị trí gắn cho yếu tố đặc hiệu mô : là trình tự
ADN tương tác với protein đặc hiệu mô để chỉ huy gen cấu trúc sản xuất protein
đặc hiệu tương ứng từng mô
o
Vị trí bắt đầu phiên mã : vị trí mà quá
trình phiên mã được bắt đầu tại điểm đó, còn gọi là “cap site”
o
Vị trí gắn cho những thành phần đặc hiệu promotor khác : là trình tự ADN tương tác đặc hiệu với các yếu tố đặc hiệu khác làm
nhiệm vụ điều hòa gen
-
Vùng 3’của gen
o
Có vị trí gắn poly A tại đầu cuối 3’ của gen (200
adenin) còn gọi là đuôi polyA . Đuôi poly A có chức năng giúp mARN di chuyển từ
nhân ra tế bào chất và bảo vệ mARN trong dịch mã
- Các bước điều chỉnh biểu hiện gen ở Eukaryota
-
Điều chỉnh hoạt động gen ở Eukaryota là quá trình
tương tác đặc hiệu giữa các vị trí gắn đặc hiệu của vùng khởi đầu của 1 gen với
phức hợp ARN polymerase , các nhân tố phiên mã chung cùng các protein đặc hiệu
điều hòa gen
-
=> Tùy TH mà gen đóng hay mở, tăng hay giảm phiên
mã để tổng hợp protein đặc hiệu mô tương ứng với số lượng , chất lượng phù hợp
sự pt cơ thể
-
Biểu hiện gen điều chỉnh qua nhiều bước từ ADN ->
mARN -> protein . 6 bước:
o
Bước 1: quá trình phiên mã từ gen -> mARN tiền thân được
điều chỉnh bởi yếu tố kiểm soát phiên mã, yếu tố này cho phép gen được phiên mã
khi nào và thế nào
o
Bước 2: từ mARN tiền thân tạo mARN thuần thục được điều
chỉnh nhờ yếu tố kiểm soát quá trình thuần thục hóa mARN
o
Bước 3: quá trình vận chuyển mARN thuần thục từ nhân tới TBC
nhờ yếu tố kiểm soát vận chuyển mARN
o
Bước 4: những mARN trong tế bào chất được dịch mã thành
protein bởi các ribosom nhờ yếu tố kiểm soát dịch mã
o
Bướu 5: 1 số phân tử mARN trong TBC được giáng cấp nhờ yếu
tố kiểm soát giáng cấp
o
Bước 6: những protein được tổng hợp trở thành hoạt hóa hay
bất hoạt nhờ yếu tố kiểm soát hoạt tính protein
-
Rối loạn trong quá trình này gọi là bệnh phân tử
Nguồn Bác sĩ đa khoa