В.А. Гвоздев - Механизмы регуляции активности генов в процессе транскрипции (статья) (1117908), страница 3
Текст из файла (страница 3)
4. Нуклеосомная организация ДНК в составе хроматина.отдельных представителей J1, J2, J3 и т. д. Эти белкикак фак-торы транскрипции активны только в состоянии пар – димеров, включающих идентичныесубъединицы (пары J1J1 или J2J2) или разные (пары J1J2 или J2J3). Способность образовывать пары из неидентичных субъединиц (гетеродимеры)обеспечивает образование значительно большегочисла таких возможных пар. Если число вариантовJ равно n, то число разнообразных пар (димеров) будет равно n(n − 1)/2. Каждая из этих пар может обладать определенной специфичностью при взаимодействии с промоторами разных генов.
В результатефосфорилирований, вызванных взаимодействиембелка (фактора роста) с рецептором клеточнойповерхности, образуется большое разнообразие димерных факторов транскрипции, запускающих работу целого ряда генов, необходимых для клеточных делений. На этом примере видна большаябиологическая роль фосфорилирования белковпротеинкиназами.Клетка на определенных стадиях развития организма выбирает одну из возможностей: либо онапродолжает делиться, либо дифференцируется, т.
е.становится специализированной клеткой (клеткойнервной, почечной, костной и др. тканей). Клеточные деления поддерживает каскад реакций фосфорилирования под действием факторов роста. Отметим, что механизм запуска фосфорилированийработает таким образом, что он сам собой затухает,если нет соответствующих постоянных внешних“раздражителей”, постоянно стимулирующих размножение клеток и рост тканей. Следовательно, необходимо постоянное присутствие внешних стимуляторов, чтобы поддерживать клеточный рост.
В тоже время активность фосфорилированных димерных факторов транскрипции может быть блокирована стероидными гормонами, проникающими вклетку и в ядро в составе гормон-рецепторных комплексов. Один из возможных механизмов блокирования транскрипции, вызываемой J-факторами,определяется белок-белковыми взаимодействиямимежду JJ-димером и гормон-рецепторным ком-плексом (рис. 5).
В результате этих взаимодействийкомплекс ДНК-JJ диссоциирует и ген, обеспечивающий клеточный рост, перестает работать. В то жевремя гормон активирует другие гены, необходимые для клеточной дифференцировки. Например,активируется работа гена, кодирующего остеокальцин. Таким образом, гормон останавливаетклеточные деления и препятствует образованиюклеточной массы, вызывая дифференцировку клеток.
Следовательно, можно видеть, что способ воздействия гормон-рецепторного комплекса на генможет быть двояким: комплекс соединяется с ДНКи активирует ген; комплекс взаимодействует с другими факторами транскрипции и блокирует транскрипцию гена.Транскрипционные факторы типа J кодируютсягенами, которые необходимы для нормального,но регулируемого роста клеток. Однако если гениспорчен мутацией, в результате чего образуетсяJ-фактор с измененными свойствами или в непомерно большой концентрации, то регулироватьрост (например, с помощью гормона) уже не удается. Например, в результате мутации прочность связывания J-фактора с ДНК может быть сильно увеличена, а взаимодействие с гормон-рецепторнымкомплексом ослаблено. Рост клеток выходит из-подконтроля, создается возможность для злокачественного роста. Клеточный ген, испорченный мутацией и вызывающий опухолевый рост, называютонкогеном.
Протоонкогенами называют нормальные клеточные гены, которые в результате мутациймогут быть превращены в онкогены. Приведенныйпример показывает, что протоонкогеном можетбыть ген, кодирующий фактор транскрипции. Протоонкогенами могут выступать и другие гены, например те, которые кодируют белки, участвующие ввосприятии и проведении внешних сигналов (например, гены, кодирующие мембранные рецепторы). В этом случае также нарушается нормальнаярегуляция транскрипции генов за счет внешнихсигналов, что сопровождается нерегулируемым,опухолевым ростом клеток.ÉÇéáÑÖÇ Ç.Ä.
åÖïÄçàáåõ êÖÉìãüñàà ÄäíàÇçéëíà ÉÖçéÇ Ç èêéñÖëëÖ íêÄçëäêàèñàà29АТФМембранаАФБФФактор ростаРецепторКаскад реакциифосфорилированиябелковПротеинкиназаФJ1 J2ФФФJ-факторыФJ1 J2ГомодимерКомплексгормона срецепторомФФJ-фактор изменен в результатемутации, не способен взаимодействоватьс рецептором гормонаРис. 5. Восприятие (рецепция) внешних сигналов, активирующих транскрипцию генов.áÄäãûóÖçàÖРассмотрены некоторые механизмы регуляциитранскрипции у бактерий и высших организмов.Следует помнить о существовании следующихзакономерностей, лежащих в основе этих механизмов.1. Пространственная структура двунитевой спирали ДНК подвижна, спираль способна изгибаться,сверхспирализоваться и расплетаться в отдельныхучастках.2. Белки, осуществляющие транскрипцию ирегулирующие ее, “узнают” короткие (около 10нуклеотидных пар) последовательности ДНК и взаимодействуют с этими участками ДНК.
В результа-30те определяется старт транскрипции в начале гена идостигается высокая эффективность транскрипции.3. Регуляция транскрипции достигается такжеблагодаря высокоспецифичным взаимодействиямбелковых молекул друг с другом. Тем самым обеспечивается образование активирующего комплексабелков вблизи старта транскрипции или, наоборот,создание структуры, препятствующей транскрипции.4.
В клетках высших организмов присутствуетбольшое количество белковых факторов, участвующих в регуляции транскрипции. Промоторы генов,с которыми эти белки взаимодействуют, сложно устроены.ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹1, 1996Не следует забывать, что конечное проявлениеактивности гена, т. е. образование кодируемого геном белка, в особенности у высших организмов, определяется не только транскрипцией, но и зависитот ряда химических превращений новообразованной молекулы РНК на пути к зрелой информационной РНК.
В цитоплазме осуществляется трансляция информационной РНК с образованием белка.Способы регуляции проявления активности гена наэтапах химической модификации РНК послетранскрипции, а также в процессе трансляциизрелой информационной РНК требуют специального рассмотрения в отдельных статьях.Автор благодарит А.В. Тулина за большую помощь при подготовке статьи.ãàíÖêÄíìêÄ1.
Франк-Каменецкий М. Д. Самая главная молекула.М.: Наука, 1983.2. Льюин Б. Гены. М.: Мир, 1987.3. Георгиев Г. П. Гены высших организмов и их экспрессия. М.: Наука, 1989.4. Нейфах А. А., Лозовская Е. Р. Гены и развитие организма. М.: Наука, 1984.5. Пташне М. Переключение генов.
М.: Мир, 1988.ÉÇéáÑÖÇ Ç.Ä. åÖïÄçàáåõ êÖÉìãüñàà ÄäíàÇçéëíà ÉÖçéÇ Ç èêéñÖëëÖ íêÄçëäêàèñàà31.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
