Колинеарность

Транскрипция
Транскрипция происходит на матричной цепи ДНК
Вторая цепь – комплементарная или смысловая

Гипотеза оперона

Структура и функции гена
Ген в современном представлении это цистрон. Цистрон – это единица генетической функции, которая включает кодирующий участок молекулы ДНК и регуляторные элементы для синтеза макромолекул живых организмов
Схема гена включает: 1 – сайт инициации транскрипции - Промотор – определяет место прикрепления ДНК-полимеразы и он является началом гена, определяет ДНК-матрицу, с которой будет считываться информация;2 - Регуляторный сайт и Операторный сайт Промотора; 3 – экзоны (несущие генетическую информацию участки); 4 – интроны (не несущие генетическую информацию участки); 4 – сайт терминации транскрипции.
Оператор вместе с цистроном составляет оперон.
Цистрон – несет генетический код. С него снимается информация на информационную РНК (матричную).

Механизм регуляции лактозного оперона
В присутствии лактозы белок-репрессор неактивен, он не может присоединиться к оператору и происходит индукция оперона
При отсутствии лактозы белок-репрессор является активным, присоединяется к оператору и блокирует работу оперона.
Процесс открыт в 1965 году биохимиками Жакобом Моно и Андре-Мишель Львов. За это открытие они получили Нобелевскую премию. Ученые использовали метод меченых атомов. Они обнаружили, что как только в среду вносят лактозу, то дрожжи начинают вырабатывать ферменты, ее расщепляющие. Ген-регулятор ответственен за синтез специального белка-репрессора (угнетатель), который имеет сродство с геном оператором и легко связывается с ним. Если в среде нет лактозы, то репрессор “забивает” оператор или блокирует его и РНК полимераза не может пройти на структурные гены и синтеза фермента не происходит. Если в среде культивирования есть лактоза , то нарушается сродство репрессора с оператором и путь для РНК-полимеразы свободен. Она проходит на структурные гены, обеспечивая синтез иРНК. Далее на основе ее информации синтезируется фермент B-галоктидаза, расщепляющий лактозу. Таким образом геном может находиться как в активном, так и в пассивном состоянии.
(индуцируемый оперон)

P - промотор (место присоединения РНК-полимеразы)
О - оператор (место присоединения регуляторного белка)
Т - терминатор (место окончания транскрипции)
LacZ, LacY, LacA - структурные гены (гены ферментов метаболизма лактозы)
LacI - ген, кодирующий синтез белка репрессора
lacZ кодирует фермент β-галактозидазу, которая расщепляет дисахарид лактозу на глюкозу и галактозу. lacY кодирует β-галактозид пермеазу, мембранный транспортный белок, который переносит лактозу внутрь клетки. lacA кодирует β-галактозид трансацетилазу, фермент, переносящий ацетильную группу от ацетил-КoA на бета-галактозиды.
Принципы регуляции биосинтеза белка на
уровне транскрипции
Опероны не являются самостоятельной системой, а «подчиняются» генам-регуляторам, отвечающим за начало или прекращение работы оперона. ЗАПИСАТЬ!!!

Но особенно важным было открытие прерывистой, «мозаичной», экзон - интронной структуры большинства генов у эукариот.
Это было показано в 1977 г. Р. Робертсом и Ф. Шарпом.

Структура гена эукариот
Экзон – информативная часть гена, т.е последовательность, нуклеотидов, кодирующая структуру полипептида
Интрон - неинформативные последовательности нуклеотидов внутри одного гена, некодирующие структуру полипептида
Для некоторых генов экзоны составляют лишь незначительную часть их длины.
Роль интронов до конца не ясна.

Дальнейшие исследования в области молекулярной биологии ещё больше осложнили определение понятия «ген».
В геноме эукариот были обнаружены большие регуляторные области, которые иногда располагались за пределами единиц транскрипции на расстоянии в десятки тысяч п.н.
Причём в регуляторной части генома выделяют различные по функциям участки:
промотор, энхансер, сайленсер, инсулятор.

Промотор – участок связывания с ДНК факторов транскрипции, включает 80 -90нп, способен связываться с ДНК – зависимой РНК – полимеразой.
Полимераза узнает участок ТАТААТ, который называется блок Прибнова.
В этом месте ДНК плотно не упаковывается.
Промотор определяет место, с которого начинается транскрипция

Энхансеры – усилители транскрипции
Сайлансеры – ослабители транскрипции
Одни и те же последовательности в ДНК могут выполнять эти функции, взаимодействуя с регуляторными белками, они меняют конформацию участка ДНК, тем самым изменяя активность генов
Регуляторы скорости транскрипции:
ЭНХАНСЕРЫ – ускоряют
САЙЛЕНСЕРЫ – замедляют
ЗАПИСАТЬ!!!

Значит нет сплайсинга, сразу
образуется зрелая иРНК
Происходит процессинг

Структура зрелой и-РНК
1 – «кэп»
2 – поли-А-участок
3 – копии экзонов

Альтернативный сплайсинг
Некоторые экзоны мРНК могут сшиваться в разных комбинациях с образованием различных матричных последовательностей.
Открыт впервые у аденовирусов
Это позволяет организму синтезировать разные по структуре и свойствам белки на базе одного гена.

Альтернативный сплайсинг: в зависимости от типа клетки и стадии ее развития вырезаются разные участки РНК и на одной ДНК в результате могут быть синтезированы разные иРНК, которые несут информацию о разных белках.