Читайте также:
|
Установлено, что у человека имеется 30000 генов. В геноме у человека очень много генетического материала, не относящегося к генам. Почти 40% генома не относится к генам. У человека в организме 100 триллионов клеток, причем, эти клетки отличаются друг от друга. Оказалось, что все клетки генетически идентичны, но в одних клетках функционируют одни клетки, а в других – другие. Функционирует лишь 5% генов.
В 1961 году три ученых: Франсуа Жакобб, Жан Люсьен Мано, Андре Мишель … выступии с идей, как происходи генетическая регуляция. Они добавляли в питательную среду кишечной палочки различные сахара. Оказалось, Что если добавить один сахар, до бактерия вырабатывает фермент, который разлагает этот сахар. Если добавить другой сахар, то бактерия прекращает вырабатывать первый фермент и начинает выпускать другой. На основании этого они выдвинули теорию о существовании регуляторных генов. Разделили на гены «Господа» и гены «рабочие».
Систему назвали оперонной системой регуляции генетической активности. В начале оперона стоит участок-активатор, далее идет промотор, потом – оператор, затем – спейсер (прокладка), три структурных гена: z,y,a, после которых стоит терминатор. Недалеко от оперона находится регуляторный ген. Состоит из трех частей. Оказалось: к промотору присоединяется рнк-полимераза и начинает считывать информацию, образовывая РНК. Образованный белок имеет сродство к оператору оперона. Он подходит к оператору и блокирует его. На промотор оперона садится рнк-полимераза, но она не может считывать информацию, потому что оператор заблокирован. Блок сохраняется до появления определенного вещества (на который настроен фермент). После снятия блока начинают создаваться ферменты, с помощью которых вещество разрушается.
Кар (Сар) - белок соединяется с циклической аминофосфорной кислотой и присоединяется к активатору, и только после этого возможно присоединение рнк-полимеразы к промотору.
Активатор вместе с промотором занимают 85 нуклеотидов. Оператор – 21 нуклеотид, все структурные гены вместе с терминатором – 6000 нуклеотид.
z-ген ведает продукцией фермента бэттагалоктозидаза, который расщпляет лактозу.
У-ген - Галлонтопремиаза (необходим для проникновения лактозы в клетку)
А-ген – трансацетилаза (способен превращать лактозу в глюкозу).
Предположили, что должно быть 4 типа регуляции методом оперона. Во-первых, это индуцируемые опероны. Когда эффектор (лактоза) индуцирует транскрипцию в структурных генах. Как правило, это катаболические гены, т.е гены, направленные на расщепление сложных веществ и получние энергии. Их разделили на два типа: с позитивным и негативным контролем. Негативный контроль – что-то присоединяется к оператору и блокирует транскрипцию. Но был открыт арбенозный оперон, где присоединение стимулирует транскрипцию – это позитивный контроль.
Анаболические гены: из простых веществ строятся сложные вещества.
Впервые немецкий ученый Чальз Яновский открыл триптофановый оперон. Этот оперон способен провести каскад реакций и из простого вещества хоризмата синтезировать АК триптофан. Этот оперон чем-то похож на лактозный оперон, но здесь 5 структурных генов. И, в отличие о лакт-оперона, синтез триптофана строго контролируется, его не должно выработаться много, т.к эта АК обладает токсическим действием. Она тут же должна встроиться в белок. Оказалось, что регуляторный белок сам по себе не может присоединиться к оператору. Если в окружающей среде будут излишки триптофана, то регуляторный белок соединяется с ним и присоединяется к оператору. И рнк-полимераза не может двигаться вперед. Как только триптофана не станет, оператор открывается. И рнк-полимераза с промотора движется на 5 структурных генов. Синтезируется 5 ферментов. И образуется триптофан. Кроме того, Яновский установил, что вслед за оператором имеются образования, которые он назвал «Аттенюатор». Это образование позволяет более тонко регулировать процессы транскрипции. За счет того, Что в этом месте имеются кадоны УГГ и эти кадоны ведают встраиванием триптофана в белок. Если в окр. среде триптофана нет, то рибосомы застревают на этих кадонах, и тогда процесс образования и-рнк происходит успешно. Если застревания не происходит, то нить и-рнк обрывается на аттенюаторе. Это анаболический оперон. Такого типы опероны стали называть репрессированными оперонами, потому что эффектор подавляет транскрипцию. Триптофановый оперон имеет негативный контроль, как и лактоза, т.е присоединение блокирует транскрипцию.
Должны еще существовать опероны с позитивным контролем. Но пока это только теоретически.
Еще в начале прошлого века ученые пришли к выводу, что плотно упакованный хроматин (гетерохроматин) содержит неактивные гены. А слабоупакованный, деконденсированный или эухроматин, содержит активно работающие гены. Установлено, что процесс гетерохроматизации и эухроматизации связан с белками – гистонами, которые образуют нуклеосомы, вокруг которых скручивается молекула ДНК. Но оказалось. Что этот процесс обусловлен метилированием ДНК, присоединением метильной группы к цитозину.
В ДНК разбросаны цитозиногуаниновые зоны. Эти зоны могут активно метилироваться. После чего наступает процесс конденсации, скручивания. С возрастом метилирование увеличивается, практически большинство генов у пожилых генов не функционируют из-за метилирования.
Было установлено, что очень часто наследование некоторых признаков не связано с менделевскими закономерностями. А связано с эффектом метилирования данного гена у отца или матери. Это явление назвали импринтингом. Возникает парадоксальное явление: индивидууму попал патологический доминантный ген. Который должен проявиться. Но если он метиирован, может и не проявиться.
Ученые начинают подбирать механизмы импринтирования генов.
Геодоген полагает, что ген, возникшие у мужчин, никогда не метилируются и будут доминировать. Эпигенетика – изменение в генетическом аппарате, которое не вязано с изменениями последовательности в молекуле ДНК.
Еще 1984 году группа английских ученых провела эксперимент: они попытались создать гибридды. Они выделили яйцеклетки у мышей, из яйцеклеток выделили ядро и в одну яйцеклетку запустили 2 женских ядра, после чего ее внедрили в матку. В другую яйцеклетку поместили ядра спермий. Оказалось, что когда было два отцовских ядра, то образовалась плацента, но не было эмбриона. При двух женских – был эмбрион, но не было плаценты. Плацента образовывается под влиянием отцовских генов, а эмбрион развивается под влиянием материнских генов. Известно, что у женщин метилированию подвергается одна из Х-хромосом. Она гетерохроматизируется и выглядит как плоно упакованный комочек, находящися около ядерной мембраны. Его называют тельцем Барра. Полагают, что это связано с тем, что У-хромосома очень мала, и чтобы компенсировать дохху генов у женщин происходит инактивация. При этом инактивирование происходит случайным образом, т.е в одних клетках инактивируется отцовская х-хромосома, а в других – материнская. Таким образом регуляция генетической активности может происходить у человека за счет блокирования и деблокирования целых хромосом.
Барбара МакКлинтон обнаружила, что некоторые гены способны к активному перемещению по геному. Она экспериментировала на кукурузе и обнаружила, что у кукурузы может быть три типа пигментации зерен: белые, окрашенные и пятнистые. Она установила, что пигмент образуется в гене С. И, оказывается, если ядро белое, то внутри сидит диссоциатор, которые блокирует образование пигмента. Если зерна окрашены. То этого элемента нет. Когда оно пятнистое, то диссоциатор «бегает» туда сюда. Дальнейшие исследования показали, что этим диссоциатором ведает другой ген – активатор. Он гораздо больше и вырабатывает два фермента: транспозаза (вырезает диссоциатор и перемещает) и резольваза (встраивает диссоциатор внутрь гена). В настоящее время такие генетические элементы, как активатор, начали называть … Инсекций – диссоциатор. Делеция – утрата части генетического материала. У каждого активатора есть целая сеть диссоциаторов. Т.е регуляция может происходить за счет генетических элементов.
Регуляция происходит: с помощью оперонной системы, с помощью метилирования, с помощью мигрирующих генетических эллементов. Почти 40% генома способны перемещаться.
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 125 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |