Sự điều hoà biểu hiện của gen

SỰ ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN CỦA GENSỰ ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN CỦA GENTB luôn sống trong môi trườngProkaryote: MT là các nhân tố lý hoá bao quanh TBEukaryote: MT là các TB lân cậnVấn đề: Bằng cách nào TB điều chỉnh hoạt động của TB cho phù hợp với các biến đổi của MT để có thể tồn tại và thích nghi -> sự điều hoàTrong TB, tất cả các gen đều hoạt động không đồng thời.Có gen hoạt động thường xuyênCó gen hoạt động tùy giai đoạn của chu trình sống hoặc trong những điều kiện nào đó của môi trườngTại sao?Tất cả các vấn đề trên đều được giải thích bằng:Cơ chế điều hoà biểu hiện của gen, thể hiện ở các giai đoạn của quá trình sinh tổng hợp proteinĐộng cơ của sự điều hoà:Prokaryote:Nhằm điều chỉnh hệ enzyme cho phù hợp với các tác nhân dinh dưỡng và lý hoá của MT để: tăng trưởng và sinh sảnEukaryote:TB không tiếp xúc trực tiếp với MTĐể đối phó với các biến động ngoại bào, sự điều hoà hướng đến sự biệt hoá TBĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTETín hiệu điều hòa:Yếu tố dinh dưỡngYếu tố lý hoáĐáp ứng của TB:Gen tăng hoạt độngGen ngừng hoạt độngĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE1962, Jacob-Monod nêu khái niệm OPERONMột Operon gồm:Một số gen cấu trúc (cistron)Trình tự Nu=promoterTrình tự kích hoạt (Activator, nhận biết CRP)Hộp TATA (vùng nhận biết RNA polymerase)Trình tự khởi động (Operator, nhận biết chất kìm hãm)Hoạt động của OPERON tùy thuộc vào gen điều chỉnh R (regulator) nằm trước vùng promoterĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTECó 2 kiểu OPERON:Operon cảm ứngOperon kìm hãmOPERON kìm hãmLiên quan đến con đường đồng hoáĐây là cơ chế điều hoà quá trình biến dưỡng (đồng hoá)VD: Quá trình tổng hợp acid aminMô hình điều hoà tổng hợp TrytophanĐặc điểm:Tryptophan được tổng hợp từ chất tiền thân A -> 5 giai đoạn -> 5 enzyme -> 5 gen mã hoáGen R -> chất kìm hãm r (repressor) bất hoạtTryptophan là chất kìm hãm tổng hợp enzymeMôi trường thiếu Tryptophan:ARN polymerase gắn vào Promoter -> mARN chung cho 5 gen -> TrytophanMô hình điều hoà tổng hợp trytophanMôi trường dư thừa Tryptophan:TryptophanCác enzyme không được tổng hợpARN pol. không hoạt động phiên mãChất đồng kìm hãm Chất k. hãm hoạt độngKhoá gen OTryptophan không được tổng hợpTryp + rCác enzyme tổng hợp TrypChất kìm hãm bị bất hoạtMôi trường thiếu TryptophanRNA polymeraseChất kìm hãm được kích hoạtKhông tạo được RNAMôi trường thừa tryptophanOPERON cảm ứngLiên quan đến con đường dị hoá (thoái dưỡng)Cơ chế gần giống như cơ chế kìm hãm nhưng khác: sự có mặt của cơ chất -> sự tổng hợp các EnzymeVD: quá trình tổng hợp men phân hủy lactose (men lactase)Mô hình operon LactoseĐặc điểm:Lactose là cơ chấtGen R (Repressing) tổng hợp chất kìm hãm r (repressor) hoạt động khi môi trường không có lactoseLactose là chất cảm ứng dẫn đến sự tổng hợp các enzymeMô hình operon LactoseMôi trường không có lactose:Gen RCác enzyme không được tổng hợpARN pol không hoạt động phiên mã đượcRepressor (r) hoạt độngLiên kết gen OKhoá gen OMô hình operon LactoseMôi trường có lactose:Gen RCác enzyme được tổng hợpARN pol hoạt động phiên mã bình thườngRepressor (r)LactoseRepressor (r) bất hoạtChất kìm hãm được kích hoạtKhông tạo được RNAGen điều hoàMôi trường thiếu lactose, không cần sản xuất menCác enzyme phân hủy lactoseChất kìm hãm bị bất hoạtMôi trường có lactose, cần sản xuất mencAMP receptor proteinBất hoạtChất kìm hãm bị bất hoạtMôi trường thừa glucose và lactose. Nồng độ cAMP thấp. CRP không đủ tăng tốc quá trình giải mã. RẤT ÍT MEN PHÂN HỦY LACTOSE ĐƯỢC TẠO RA.VI KHUẨN SỬ DỤNG GLUCOSE TRƯỚCOPERON OFFMôi trường thừa lactose, thiếu glucose. Nồng độ cAMP cao, kích hoạt CRP (cAMP receptor protein). CRP bám vào trình tự ACTIVATOR trên promoter, đẩy nhanh quá trình giải mã. OPERON ONActivator geneNHẬN XÉT CHUNGHai hiện tượng kìm hãm hay kích thích đều có lợi cho TBKhi TB cần tổng hợp hay phân hủy 1 chất, cơ chế điều hoà sẽ đảm bảo sự có mặt các enzyme cần thiếtNgược lại, các enzyme bị ngừng tổng hợpĐiều này được thực hiện chủ yếu bởi tính chất của chất kìm hãm repressor (r) (hoạt động hay bất hoạt)ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTECó nhiều khác biệt so với ở prokaryoteLý do dẫn đến sự khác biệt:Ở Eukaryote, TB không tiếp xúc với môi trường 1 các trực tiếpCấu trúc TB Eukaryote và TB Prokaryote khác nhau nhiều:Có vỏ nhân: có phiên mã, giải mãNST = ADN + histonNST xoắn vặn -> tháo xoắnCấu tạo gen phức tạp hơnSự điều hoà biểu hiện gen phức tạp hơn và gồm nhiều giai đoạnCác giai đoạn điều hoà:Ở giai đoạn phiên mãỞ giai đoạn sau giải mãỞ giai đoạn giải mãỞ giai đoạn sau giải mãTín hiệu điều hoàTB đích để điều hoà biểu hiện gen ở các TB này theo chương trình định sẵn cho phù hợp với sự phát triển của toàn bộ cơ thểCác phân tử do các TB chuyên biệt sản xuấtCó 2 nhóm phân tử điều hoà:Các hormoneCác yếu tố tăng trưởng