2. Điều hòa biểu hiện gen ở Eukaryote •Đặc điểm üKích thước bộ gen lớn; ADN hội tụ cao trong nhân→Điều hòa ở mọi giai đoạn (trước phiên mã – phiên mã - sau phiên mã) üTín hiệu: Do các TB chuyên biệt sản sinh (Hocmon & các yếu tố tăng trưởng) üCơ chế: vĐiều hòa trước phiên mã vĐiều hòa phiên mã vĐiều hòa sau phiên mã a. Điều hòa trước phiên mã •Hình thức: Biến đổi cấu trúc nhiễm sắc chất hay cấu trúc của ADN •Đặc điểm: vVùng “nhạy cảm” ở nhiễm sắc chất tương ứng với gen h/đ. Khi yếu tố điều hòa tương tác làm promoter của gen tương ứng bộc lộ → dễ tiếp xúc các nhân tố và enzim phiên mã. vBiến đổi hóa học: Methyl hóa=gắn nhóm methyl vào base khi sao chép. Thường xảy ra ở C (CG); nếu ở vùng 5’ của gen làm kìm hãm biểu hiện gen. vSắp xếp lại một số trình tự ADN: Một số gen trên NST không h/đ; khi được nhân lên & chuyển đến vị trí đặc biệt →hoạt động. TB nấm men: 2 loại BT (n): MATa & MATa      3 dạng TB (2n):MATa/MATa; MATa/MATa & MATa/MATa Chỉ dạng (2) mới sinh BT trở lại. MATa & MATa là 2 gen chỉ h/đ khi được chuyển đến locus MAT b. Điều hòa ở mức phiên mã •Nguyên tắc: Tương tác giữa protein điều hòa (nhân tố Trans) với các trình tự ADN chuyên biệt (trình tự Cis). vTrình tự Cis: các trình tự chuyên biệt liên quan tới điều hòa phiên mã -Trình tự promoter: nằm đầu 5’ của gen -Trình tự khuếch đại (Enhancer)-tăng biểu hiện; trình tự dập tắt (Silencer). Nằm đầu 5’; 3’ hoặc trong gen vùng intron -Đặc điểm: Thường gồm 2 phần đối xứng nhau. Tiếp nhận Trans dạng dimer vNhân tố Trans: Các protein liên quan đến điều hòa phiên mã -Có 2 vùng cấu trúc chức năng: Gắn nhân tố vào ADN & vùng tác động đến sự phiên mã. -Có cấu trúc phù hợp với chuỗi xoắn kép của ADN. H/đ ở dạng dimer  •Cơ chế: Tương tác Cis-Trans & Protein-Protein vProtein Trans l/k với Cis ở đầu 5’ của gen và l/k với các protein điều hòa khác vCác pro điều hòa có 2 loại: Gắn với trình tự ADN xa gen đích và loại không gắn với ADN, sự tương tác của chúng →NS chất được gấp lạiÞ tạo cấu trúc thuận lợi cho ARN polymerase gắn vào promoter của gen đích→ sự phiên mã bắt đầu. •

c. Điều hòa sau phiên mã và dịch mã

•Hình thức: Hoàn thiện tính chất, số lượng ARNm

•Các cơ chế:

 &. Sự cắt-nối khác biệt: Sau loại bỏ intron, các exon được nối lại khác nhau tạo các ARNm khác nhauÞMã các protein khác nhau. VD điều hòa gen calcitonine

        &.  Phản ứng đọc sửa ARN  (ARN editing).

       + Xảy ra ở TBC

       + Loại bỏ, thay thế (C→U), thêm Nu→Trình tự ARNm khác khuôn. VD gen apoliprotein B ở ĐV có vú. ARNm ở gan không đọc sửa – 4563 a.a protein. Ở ruột ARNm qua đọc sửa – 2153 a.a protein.

        + Do ARN phụ trợ (ARNg): đầu 5’ tạo l/k với ARNm, 3’mang đuôi U→ U được chuyển trực tiếp sang ARNm cần sửa đổi. Hướng 3’-5’

       &.  Độ bền vững của ARNm: ảnh hưởng bởi một số yếu tố

        * Độ dài đuôi polyA

      + F.ứng gắn đuôi ở trong nhân TB (≈200A ).

       + Đuôi được bảo vệ = protein bám (PABP: polyAbinding protein)

        + Ở TBC đuôi ngắn đi→PABP tách ra →ARNm bị khử polyA ÞARNm bị phân hủy  

       + Cần thiết Nu A được bổ sung vào đuôi poly A, diễn ra ở TBC

* Trình tự ở đầu 3’ không dịch mã ảnh hưởng tới độ bền của ARNm.

    + Những ARNm có tuổi thọ ngắn có nhiều trình tự AU, hoặc nhiều trình tự lặp lại AUUUA ở vùng này.

    +  Đuôi poly A bị cắt ngắn hoặc loại bỏ → f/tử ARNm bị phân hủy

$. Điều hòa dịch mã

-Liên quan tới việc sử dụng các ARNm để dịch mã

-VD: Điều hòa dịch mã protein liên quan tới trao đổi Fe của t/b.

+ Ferritin: dự trữ Fe; thụ thể transferrin v/c Fe vào t/b

+ Khi không có sắt: protein điều hòa bám vào đầu 5’ của ARNm ferritin → không dịch mã; protein này bám vào đầu 3’ của ARNm transferrin → dịch mã tổng hợp thụ thể transferrin.

+ Khi có Fe: Fe + protein điều hòa → tách khỏi vị trí bám. ARNm ferritin được dịch mã tổng hợp Ferritin; ARNm transferrin bị phân hủy.

* Trình tự ở đầu 3’ không dịch mã ảnh hưởng tới độ bền của ARNm.

    + Những ARNm có tuổi thọ ngắn có nhiều trình tự AU, hoặc nhiều trình tự lặp lại AUUUA ở vùng này.

    +  Đuôi poly A bị cắt ngắn hoặc loại bỏ → f/tử ARNm bị phân hủy

$. Điều hòa dịch mã

-Liên quan tới việc sử dụng các ARNm để dịch mã

-VD: Điều hòa dịch mã protein liên quan tới trao đổi Fe của t/b.

+ Ferritin: dự trữ Fe; thụ thể transferrin v/c Fe vào t/b

+ Khi không có sắt: protein điều hòa bám vào đầu 5’ của ARNm ferritin → không dịch mã; protein này bám vào đầu 3’ của ARNm transferrin → dịch mã tổng hợp thụ thể transferrin.

+ Khi có Fe: Fe + protein điều hòa → tách khỏi vị trí bám. ARNm ferritin được dịch mã tổng hợp Ferritin; ARNm transferrin bị phân hủy.

•Trình tự TrpL nằm bên trong đoạn dẫn đầu, khi sao mã → ARNm gồm 4 đoạn 1,2,3,4 có khả năng bắt cặp bổ sung với nhau

•Nếu đoạn 3 và 4 bắt cặp với nhau → ngừng phiên mã

•Đặc điểm quan trọng: phiên mã, dịch mã xảy ra gần đồng thời. Gần cuối đoạn 1 có 2 codon mã a.a tryp.

•Khi các trình tự này bắt đầu được phiên mã, thì đoạn ARNm này nhanh chóng được dịch mã .

•Nếu môi trường nồng độ a.a tryp thấp, Ribo dừng ở 2 codon tryp (đoạn 1).Phiên mã vẫn tiếp tục → đoạn 2 và 3 l/k với nhau, đoạn 4 tự do → ARN polymerase tiếp tục phiên mã 5 gen cấu trúc của operon tryp.

•Nếu môi trường nồng độ a.a tryp cao, Ribo tiếp tục di chuyển gặp codon kết thúc; Ribo tách khỏi đoạn 1; 1 kết cặp với 2;  phiên mã tiếp tục → đoạn 3 và 4 l/k với nhau → ngừng phiên mã. ARN polymerase không phiên mã các gen cấu trúc của operon tryp

•

v