Регуляция биосинтеза белка у эукариотов

Регуляция синтеза белков в клетках эукариот сложнее: не характерна прямая субстратная регуляция, так как опероны (транскриптоны) имеют обширные регуляторные зоны; структурные гены разбросаны по геному; в ядрах дифференцированных клеток эукариот большинство генов находится в репрессированном состоянии; все структурные гены делят уэукариот на три группы - гены, функционирующие во всех клетках организма, в тканях одного типа, в специализированных клетках одного типа; пространственное разделение процессов - транскрипция в ядре, трансляция в рибосомах.

Регуляция биосинтеза белка уэукариот происходит на всех уровнях матричных биосинтезов.

1. На уровне генов:

ü Репрессия генов: Стойкая репрессия генов гетерохроматина обеспечивается пространственной укладкой ДНК, при которой гетерохроматин находится в высококонденсированном состояни связыванием с гистонами и образованием нуклеосом, которые также снижают транскрипционную активность ДНК.

ü Перестройка генов: Перемещения генов между хромосомами или внутри хромосомы, объединение генов с образованием изменённой хромосомы, которая после таких структурных изменений способна к репликации и транскрипции. Этот процесс получил название "генетическая рекомбинация". Напимер: при половом слиянии яйцеклетки и сперматозоида.

ü Изменение количества генов: Амплификация (или увеличение числа) генов используется организмом в том случае, когда возникает необходимость увеличить синтез определённого генного продукта. Умплификация (утрата генетического материала) - довольно редкий способ регуляции. Наиболее яркий пример потери всех генов за счёт разрушения ядра - процесс созревания эритроцитов.

2. Регуляция транскрипции: Изменение скорости транскрипции отдельных генов под влиянием регуляторных белков. Энхансеры - участки ДНК размером 10-20 пар оснований, присоединение к которым регуляторных белков увеличивает скорость транскрипции. Они не кодируют синтез белка, чрезвычайно эффективны, может наблюдаться 200-кратное усиление транскрипции. Если участки ДНК, связываясь с белками, обеспечивают замедление транскрипции, то их называют сайленсерами.

3. Посттранскрипционная регуляция на уровне процессинга мРНК. Дифференциальный процессинг включает альтернативный сплайсинг - сборка РНК из разных экзонов. Редактирование мРНК - замена одного из нуклеотидов с изменением генетической информации, приводящее к образованию изменённых белков.

4. На уровне стабильности и активности мРНК. мРНК в клетке образует комплекс с белками, который называется инфосома. В их составе мРНК не разрушается ферментами, сохранения в активном, стабильном состоянии. При необходимости она высвобождается из комплекса и транслируется. Процесс образования и распада инфосом регулируется гормонами. С одной молекулы РНК транслируется большое количество белков.

6. Регуляция на уровне трансляции:

ü Избирательная дискриминация. Определённые виды мРНК избирательно не транслируются. С них не синтезируется белок.

ü Трансляция с альтернативных стартовых участков. таким образом может происходить выбор исходной стартовой точки трансляции.

ü Тотальная регуляция может быть в виде тотальной репрессии или индукции за счёт изменения концентрации белковых факторов трансляции.