Bài giảng Kiểm soát sự biểu hiện gen

Nội dung text: Bài giảng Kiểm soát sự biểu hiện gen

1. I KIỂM SOÁT SỰ BIỂU HIỆN GEN Ở VI KHUẨN 1 Kiểm soát âm tính. 1.1 Operon cảm ứng (inducible operon): Bình thường không hoạt động (‘đóng”). Khi có một phân tử gọi là chất cảm ứng (inducer) làm bất hoạt chất ức chế gen phiên mã (“mở”). ⚫ Operon lac là một operon cam ứng,có chứa các gen mã hóa cho các Enzyme tham gia vào việc thủy phân và chuyển hóa đường lactose
2. Môi trường không có lactose: Gen “đóng”
3. Môi trường không có lactose => Gen “mở”
4. 1.2 Operon ức chế (repressible operon): Bình thường hoạt động(“mở”). Khi chất ức chế gắn vào vùng vận hành => gen ngừng phiên mã. ⚫ Operon tryptophan là một operon ức chế, có các gen mã hóa cho các enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp trytophan từ chorismic.
5. Môi trường không có tryptophan =>gen “mở”
6. Môi trường có tryptophan =>gen “mở”
7. 2 Kiểm soát dương tính. Có 2 kiểu Trong kiểu thứ nhất, một chất hóa học gắn vào TF(yếu tố phên mã), gây biến dạng và hoạt hóa TF, giúp nó có thể gắn vào ADN và làm thuận lợi cho sự phiên mã Thí dụ một TF thường gặp là CAP (catabolic gene activator protein: protein kích động gen biến dưỡng) của E. coli.
8. Trong kiểu thứ hai, một protein kiểm soát bình thường thì hoạt động nhưng bị bất hoạt khi có một phân tử nhỏ gắn vào. Khi bị bất hoạt, protein này không thể giúp ARN polymeraz gắn vào trình tự của vùng khởi động và vì vậy sự phiên mã bị giảm đến tối thiểu
9. ii KIỂM SOÁT SỰ BIỂU HIỆN GEN Ở TẾ BÀO CHÂN HẠCH 1 Tổ chức của NST ở nhóm chân hạch 1.1 Vai trò của protein NST - Protein của nhiễm sắc thể gồm hai loại là histon và phi histon. - Histon thành phần chủ yếu của thể nhân có thể tham gia vào sự biểu hiện gen nhưng vai trò của chúng có vẻ thụ động: với lõi là thể nhân, sự phiên mã không thể tiến hành vì sự duỗi xoắn là cần thiết để ARN polymeraz gắn vào AND).
10. Các protein phi histon giữ vai trò quan trọng hơn nhiều, như là các tác nhân chọn lọc trong sự điều hòa gen. Một số protein này được gắn trực tiếp vào ADN trong khi một số khác được liên kết với lõi của thể nhân. Chúng biểu hiện rất đa dạng vì vậy chúng có tính chuyên biệt cần thiết của các yếu tố kiểm soát
11. Hơn nữa, các protein phi histon dường như tham gia rất ít trong cấu trúc của chất nhiễm sắc, nên có lẽ vai trò của chúng là điều hòa. Ít nhất một vài protein phi histon liên kết với những vùng kiểm soát chuyên biệt trong ADN làm nới lỏng các vòng móc khóa của nhiễm sắc thể
12. 1.2 AND có trình tự lập lại cao. Có 10% của phần lớn ADN trong tế bào nhân thật chứa các trình tự bazơ được tìm thấy không phải chỉ một mà là hàng ngàn lần trong bộ gen, được gọi là ADN có trình tự lặp lại cao. Có ít nhất 4 loại ADN kiểu này.
13. Loại thứ nhất bao gồm các bản sao của loại trình tự ngắn nằm ở tâm động và ở nhánh nhiễm sắc thể, đặc biệt là ở đầu tận cùng. Các ADN nầy không bao giờ phiên mã, chức năng của chúng là làm thuận lợi hơn các bước đặc biệt trong quá trình phân chia tế bào và duy trì sự bền vững của nhiễm sắc thể.
14. Loại thứ hai có các đơn vị lặp lại dài, nối tiếp nhau. Những vùng này có mang gen mã hóa cho rARN nhỏ nhất là 5S ARN. Phần lớn tế bào nhân thật có khoảng 25.000 bản sao của trình tự này.
15. Loại thứ ba có các trình tự của vài ngàn baz và được tìm thấy hàng chục ngàn lần trong các nhiễm sắc thể của tế bào nhân thật. Chức năng của chúng đến nay vẫn chưa rõ.
16. Loại thứ tư tương đối ngắn (300 cặp baz) rải rác suốt bộ gen. Ở người có khoảng 500.000 bản sao của trình tự này, đó là một gen nhảy được sinh sản và lan rộng, hầu như không thể kiểm soát ở một số giai đoạn trong quá trình tiến hóa, dường như không có chức năng
17. 1.3 AND có trình tự lập lại trung bình. Khoảng 20% bộ gen của nhóm nhân thật có chứa ADN có trình tự lặp lại trung bình. Mỗi trình tự này được tìm thấy hàng trăm lần và gồm 2 loại. Loại thứ nhất là một trình tự lặp lại nối tiếp của một số gen, đặc biệt là các gen qui định 3 loại rARN được lặp lại nối tiếp theo thứ tự rARN 18S, rARN 6S, rARN 28S, một đoạn đệm dài, 18S, 6S, 28S, đoạn đệm dài
18. Loại thứ hai lạ hơn, khác biệt rất lớn về kích thước và tần số giữa các loài. Những trình tự này (khoảng 5.000 loại khác nhau) chỉ dài từ 300 - 3.000 baz, bằng 1/10 chiều dài của gen chức năng. Mỗi loại nằm rải rác trên nhiễm sắc thể giữa các gen chức năng ở 30 - 500 vị trí khác nhau.
19. 1.4 ADN sao chép đơn. Mặc dù 70% của một bộ gen nhóm nhân thật chứa các trình tự sao chép đơn, phần lớn ADN này không bao giờ được phiên mã, hầu hết là các gen giả Chỉ có khoảng 1% của ADN ở nhóm nhân thật mã hóa cho mARN chức năng.
20. 2 Cơ chế của sự kiểm soát phiên mã. Như đã biết, nhóm nhân thật phụ thuộc chủ yếu vào sự kiểm soát dương tính.Ngoài ra, nhóm nhân thật kiểm soát sự gắn TF bằng sự chuyên biệt gen từ hai vùng khác nhau trên nhiễm sắc thể. - Vùng kiểm soát thứ nhất là vùng cảm ứng nằm ngay phía trên trình tự của TF. Nó bao gồm một hoặc nhiều điểm cá biệt mà protein kiểm soát chuyên biệt có thể gắn vào. Một vài phân tử kiểm soát này giúp cho protein TF gắn vào, trong khi một số khác ngăn cản lại.
21. - Một vùng khác cách xa vài ngàn nucleotid nằm trên cùng vòng, là tập hợp của các điểm gọi là vùng tăng cường. Những điểm này biểu hiện ảnh hưởng của chúng khi vòng cuộn lại làm cho cả vùng này tiếp xúc với vùng khởi động và các điểm cảm ứng. Một số gen tăng cường giúp gắn các protein TF, do đó giúp cho sự gắn trực tiếp polymeraz vào
22. Còn một số khác thêm 1 protein gọi là yếu tố mở đầu vào phức hệ polymeraz. Yếu tố mở đầu tăng cường mạnh mẽ hiệu quả của polymeraz trong sự phiên mã. Các chất điều hòa khác có thể gắn vào vùng tăng cường làm kìm hãm 1 trong các bước này
23. 3 Sự kiểm soát sau phiên mã. - Chỉ một mình sự phiên mã chưa đủ cho sự biểu hiện của gen - Các cơ chế điều hòa có thể tác động vào những giai đoạn khác nhau sau khi phiên mã. * Biến đổi ARN và thủy phân ARN Sau khi được phiên mã, nhiều loại mARN khác nhau có thể được tạo ra từ cùng một bản phiên mã sơ cấp, tùy thuộc vào những đoạn nào của ARN được xử lý như là các intron hay exon. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, các mARN thường bị phân hủy. Đời sống của các ARN ở TB chân hạchdài hơn ở TB sơ hạch.
24. * Kiểm soát giải mã Sự giải mã của một mARN có thể bị ngừng lại do sự gắn các protein điều hòa vào một trình tự trên ARN. * Biến đổi và thủy phân protein Sau khi giải mã, việc tạo thành các loại protein chức năng khác nhau cũng được kiểm soát bằng cách cắt bỏ một số đoạn hoặc thêm vào các nhóm chất hóa học Tốc độ phân hủy của các protein khác nhau nhờ sự kiểm soát của các phức hệ gọi là proteasome
25. III Ung thư 1 Đặc điểm tế bào ung thư Một đặc tính của tế bào ung thư được nuôi cấy là hầu như luôn luôn có một bộ nhiễm sắc thể không bình thường. Bên cạnh những sự khác biệt trong nhân, các tế bào ung thư và các tế bào bình thường còn khác biệt có ý nghĩa về hình dạng tế bào và bản chất của bề mặt tế bào. Các tế bào ung thư không bị hạn chế bởi điều kiện này và vì vậy chúng có thể phát triển trong các chất dịch hoặc trên bề mặt mềm.
26. 2 Gen gây ung thư Năm 1910 Peyton Rous đã tìm ra siêu khuẩn Rous sarcoma, có thể gây ung thư ở gà. Một số gen gây ung thư không do virus, dường như do đột biến ở proto-oncogene làm biến đổi trình tự của một base(mất hoặc thêm). Phần lờn các gen gây ung tư mã hóa cho các sản phẩm thuộc một trong bốn loại: Các yếu tố phát triển Các thụ thể Các hệ thống tín hiệu trong tế bào Các phân tử AND gắn
27. 3 Nguyên nhân môi trường của ung thư. Chuyển vị và retrovirus đều có vai trò trong việc khởi phát ung thư. Chúng ta cũng biết rằng nhiều đột biến và chuyển vị được tạo ra do các tác nhân bên ngoài - bức xạ và hóa chất gây đột biến. Cần có từ 2 đến 7 sự kiện di truyền độc lập; bước cuối cùng có thể xảy ra nhiều năm sau khi có sự tiếp xúc đầu tiên với một bức xạ hoặc một hóa chất gây đột biến.
28. Oncogen là những gen chắc chắn gây ra ung thư; ngược lại, protooncogen có khả năng gây ung thư nhưng cần một vài thay đổi để biến chúng thành oncogen