Katika viumbe vyote (isipokuwa baadhi ya virusi), utekelezaji wa nyenzo za kijeni hutokea kulingana na mfumo wa DNA-RNA-protini. Katika hatua ya kwanza, habari imeandikwa tena (inakiliwa) kutoka kwa asidi moja ya nucleic hadi nyingine. Protini zinazodhibiti mchakato huu huitwa vipengele vya unukuzi.
Unukuzi ni nini
Unukuzi ni usanisi wa molekuli ya RNA kulingana na kiolezo cha DNA. Hii inawezekana kwa sababu ya ukamilishano wa besi fulani za nitrojeni zinazounda asidi ya nucleic. Usanisi hufanywa na vimeng'enya maalum - RNA polimasi na dhibitiwa na protini nyingi za udhibiti.
Genomu nzima hainakiliwi mara moja, lakini ni sehemu fulani tu yake, inayoitwa transcripton. Mwisho ni pamoja na mkuzaji (eneo la kuambatishwa kwa polimerasi ya RNA) na kikatiza (msururu unaowasha ukamilishaji wa usanisi).
Nakala ya Prokaryotic ni opareni inayojumuisha jeni kadhaa za miundo (cistrons). Kwa msingi wake, RNA ya polycistronic imeundwa,iliyo na habari kuhusu mlolongo wa asidi ya amino ya kikundi cha protini zinazohusiana kiutendaji. Nakala ya yukariyoti ina jeni moja tu.
Jukumu la kibayolojia la mchakato wa unukuzi ni uundaji wa mpangilio wa kiolezo cha RNA, kwa msingi ambao usanisi wa protini (tafsiri) hufanywa katika ribosomu.
muundo wa RNA katika prokariyoti na yukariyoti
Mpango wa usanisi wa RNA ni sawa kwa viumbe vyote na unajumuisha hatua 3:
- Kuanzishwa - kuambatishwa kwa polima kwa mkuzaji, kuwezesha mchakato.
- Kurefusha - upanuzi wa mnyororo wa nyukleotidi katika mwelekeo kutoka mwisho wa 3' hadi 5' kwa kufungwa kwa vifungo vya phosphodiester kati ya besi za nitrojeni, ambazo zimechaguliwa kuambatana na monoma za DNA.
- Kukomesha ni kukamilika kwa mchakato wa usanisi.
Katika prokariyoti, aina zote za RNA hunakiliwa na polimerasi moja ya RNA, inayojumuisha protoma tano (β, β', ω na subuniti mbili za α), ambazo kwa pamoja huunda kimeng'enya kikuu chenye uwezo wa kuongeza msururu wa ribonucleotidi.. Pia kuna kitengo cha ziada σ, bila ambayo attachment ya polymerase kwa mkuzaji haiwezekani. Mchanganyiko wa kiini na kipengele cha sigma huitwa holoenzyme.
Licha ya ukweli kwamba sehemu ndogo ya σ haihusiani kila wakati na msingi, inachukuliwa kuwa sehemu ya polima ya RNA. Katika hali iliyotenganishwa, sigma haiwezi kushikamana na mtangazaji, tu kama sehemu ya holoenzyme. Baada ya kukamilika kwa uanzishaji, protoma hii hutengana na msingi, na nafasi yake kuchukuliwa na kipengele cha kurefusha.
Kipengeleprokaryotes ni mchanganyiko wa michakato ya tafsiri na unukuzi. Ribosomu mara moja hujiunga na RNA ambayo huanza kuunganishwa na kujenga mnyororo wa asidi ya amino. Unukuzi hukoma kwa sababu ya uundaji wa muundo wa pini ya nywele katika eneo la kipitishio. Katika hatua hii, changamano cha DNA-polymerase-RNA huharibika.
Katika seli za yukariyoti, unukuzi hufanywa na vimeng'enya vitatu:
- RNA polimasi l – inasawazisha 28S na 18S-ribosomal RNA.
- RNA polymerase ll – hunakili jeni zinazosimba protini na RNA ndogo za nyuklia.
- RNA polymerase lll - inayohusika na usanisi wa tRNA na 5S rRNA (kipande kidogo cha ribosomu).
Hakuna kimeng'enya chochote kati ya hivi chenye uwezo wa kuanzisha unukuzi bila ushiriki wa protini mahususi zinazotoa mwingiliano na kikuzaji. Kiini cha mchakato huo ni sawa na katika prokaryotes, lakini kila hatua ni ngumu zaidi na ushiriki wa idadi kubwa ya vipengele vya kazi na udhibiti, ikiwa ni pamoja na wale wa kurekebisha chromatin. Katika hatua ya uanzishwaji pekee, takriban protini mia moja huhusika, ikiwa ni pamoja na sababu kadhaa za unukuzi, wakati katika bakteria, sehemu ndogo ya sigma inatosha kumfunga mtangazaji na wakati mwingine msaada wa kiamsha unahitajika.
Mchango muhimu zaidi wa jukumu la kibiolojia la unakili katika usanisi wa aina mbalimbali za protini huamua hitaji la mfumo madhubuti wa kudhibiti usomaji wa jeni.
Kanuni za unukuzi
Katika seli hakuna chembechembe za urithi hutambulika kwa ukamilifu: ni sehemu tu ya jeni inayonakiliwa, ilhali nyinginezo hazifanyi kazi. Hii inawezekana shukrani kwa tatanjia za udhibiti zinazobainisha ni sehemu zipi za DNA na kwa kiasi gani mfuatano wa RNA utaunganishwa.
Katika viumbe vyenye seli moja, shughuli ya kutofautisha ya jeni ina thamani ya kubadilika, huku katika viumbe vyenye seli nyingi pia huamua michakato ya embryogenesis na ontogenesis, wakati aina tofauti za tishu huundwa kwa misingi ya jenomu moja.
Usemi wa jeni unadhibitiwa katika viwango kadhaa. Hatua muhimu zaidi ni udhibiti wa maandishi. Maana ya kibiolojia ya utaratibu huu ni kudumisha kiwango kinachohitajika cha protini mbalimbali zinazohitajika na seli au kiumbe wakati fulani wa kuwepo.
Kuna marekebisho ya biosynthesis katika viwango vingine, kama vile usindikaji, tafsiri na usafirishaji wa RNA kutoka kwa kiini hadi saitoplazimu (ya mwisho haipo katika prokariyoti). Inapodhibitiwa vyema, mifumo hii inawajibika kwa utengenezaji wa protini kulingana na jeni iliyoamilishwa, ambayo ni maana ya kibiolojia ya unukuzi. Walakini, kwa hatua yoyote mnyororo unaweza kusimamishwa. Baadhi ya vipengele vya udhibiti katika yukariyoti (mapromota mbadala, kuunganisha, urekebishaji wa tovuti za polyadenellation) husababisha kuonekana kwa lahaja tofauti za molekuli za protini kulingana na mfuatano sawa wa DNA.
Kwa kuwa uundaji wa RNA ndiyo hatua ya kwanza ya upambanuzi wa taarifa za kijeni kwenye njia ya usanisi wa protini, dhima ya kibayolojia ya mchakato wa unukuzi katika kurekebisha phenotipu ya seli ni muhimu zaidi kuliko udhibiti wa uchakataji au tafsiri..
Uamuzi wa shughuli za jeni mahususi kama ilivyokatika prokaryotes na eukaryotes, hutokea katika hatua ya kuanzishwa kwa usaidizi wa swichi maalum, ambazo zinajumuisha mikoa ya udhibiti wa DNA na mambo ya transcription (TFs). Uendeshaji wa swichi hizo sio uhuru, lakini ni chini ya udhibiti mkali wa mifumo mingine ya seli. Pia kuna njia za udhibiti usio mahususi wa usanisi wa RNA, ambao huhakikisha upitishaji wa kawaida wa uanzishaji, kurefusha na kukatisha.
Dhana ya vipengele vya unukuzi
Tofauti na vipengele vya udhibiti wa jenomu, vipengele vya unukuzi ni protini za kemikali. Kwa kushikamana na maeneo mahususi ya DNA, wanaweza kuwezesha, kuzuia, kuharakisha au kupunguza kasi ya mchakato wa unukuzi.
Kulingana na athari inayozalishwa, vipengele vya unakili vya prokariyoti na yukariyoti vinaweza kugawanywa katika vikundi viwili: viamsha (kuanzisha au kuongeza kiwango cha usanisi wa RNA) na vikandamizaji (kukandamiza au kuzuia mchakato). Kwa sasa, zaidi ya TF 2000 zimepatikana katika viumbe mbalimbali.
Udhibiti wa maandishi katika prokariyoti
Katika prokariyoti, udhibiti wa usanisi wa RNA hutokea hasa katika hatua ya uanzishaji kutokana na mwingiliano wa TF na eneo mahususi la nakala - opereta ambaye yuko karibu na mkuzaji (wakati mwingine akikatiza nayo) na, kwa kweli, ni tovuti ya kutua kwa protini ya udhibiti (activator au repressor). Bakteria hubainishwa kwa njia nyingine ya udhibiti tofauti wa jeni - usanisi wa vijisehemu mbadala vya σ vinavyolengwa kwa vikundi tofauti vya wakuzaji.
Kielelezo kidogo cha sautiinaweza kudhibitiwa katika hatua za kurefushwa na kusitishwa, lakini si kutokana na TF zinazofunga DNA, lakini kutokana na protini kuingiliana na RNA polymerase. Hizi ni pamoja na protini za Gre na vipengele vya kuzuia kimaliza Nus na RfaH.
Kurefuka na kusitishwa kwa unukuzi katika prokariyoti huathiriwa kwa njia fulani na usanisi wa protini sambamba. Katika yukariyoti, michakato hii yenyewe na vipengele vya unukuzi na tafsiri vimetenganishwa kimawazo, ambayo ina maana kwamba havihusiani kiutendaji.
Viwezeshaji na vikandamizaji
Prokariyoti zina mbinu mbili za udhibiti wa unukuzi katika hatua ya uanzishaji:
- chanya - inafanywa na vianzishaji protini;
- hasi - inadhibitiwa na wakandamizaji.
Kigezo kinapodhibitiwa vyema, kiambatisho cha kipengele kwa opereta huwasha jeni, na kikiwa hasi, kinyume chake, hukizima. Uwezo wa protini ya udhibiti kumfunga DNA inategemea kiambatisho cha ligand. Jukumu la mwisho kawaida huchezwa na metabolites za seli zenye uzito wa chini wa molekuli, ambazo katika kesi hii hufanya kama vichochezi na vikandamizaji.
Njia ya utendaji ya kikandamizaji inategemea mwingiliano wa maeneo ya waendelezaji na waendeshaji. Katika opareni zilizo na muundo huu, kiambatisho cha kipengele cha protini kwa DNA hufunga sehemu ya tovuti ya kutua kwa RNA polymerase, kuzuia mfumo wa pili kuanzisha unukuzi.
Viwezeshaji hufanyia kazi vikuzaji dhaifu, vya utendaji wa chini ambavyo havitambuliwi vyema na polimerasi za RNA au ni vigumu kuyeyuka (tenganisha nyuzi za helixDNA inahitajika kuanzisha unukuzi). Kwa kujiunga na opereta, kipengele cha protini huingiliana na polymerase, na kuongeza kwa kiasi kikubwa uwezekano wa kuanzishwa. Viamilisho vinaweza kuongeza ukubwa wa unukuzi kwa mara 1000.
Baadhi ya TF za prokariyoti zinaweza kufanya kazi kama vianzishaji na vikandamizaji kulingana na eneo la opereta kuhusiana na mkuzaji: maeneo haya yakipishana, kipengele hicho huzuia unukuzi, vinginevyo husababisha.
| Kitendaji cha kiungo kuhusiana na kipengele | Hali ya kiungo | Kanuni hasi | Kanuni Chanya |
| Hutoa utengano kutoka kwa DNA | Kujiunga | Kuondolewa kwa protini kikandamizaji, uanzishaji wa jeni | Kuondoa protini ya kianzishaji, kuzima kwa jeni |
| Huongeza kipengele kwenye DNA | Futa | Kuondoa kikandamizaji, ujumuishaji wa manukuu | Ondoa kiwezesha, zima unukuzi |
Udhibiti hasi unaweza kuzingatiwa kwa mfano wa tryptophan operon ya bakteria E. coli, ambayo ina sifa ya eneo la opereta ndani ya mfuatano wa kikuzaji. Protein ya kukandamiza imeamilishwa na kiambatisho cha molekuli mbili za tryptophan, ambazo hubadilisha angle ya kikoa cha kuunganisha DNA ili iweze kuingia kwenye groove kuu ya helix mbili. Katika mkusanyiko wa chini wa tryptophan, mkandamizaji hupoteza ligand yake na inakuwa haifanyi kazi tena. Kwa maneno mengine, marudio ya uanzishaji wa unukuzikinyume na uwiano wa kiasi cha metabolite.
Baadhi ya opereni za bakteria (kwa mfano, lactose) huchanganya mbinu chanya na hasi za udhibiti. Mfumo kama huo ni muhimu wakati ishara moja haitoshi kwa udhibiti wa busara wa kujieleza. Kwa hivyo, opereni ya lactose husimba vimeng'enya ambavyo husafirisha hadi kwenye seli na kisha kuvunja lactose, chanzo mbadala cha nishati ambacho hakina faida kidogo kuliko glukosi. Kwa hiyo, tu katika mkusanyiko wa chini wa mwisho, protini ya CAP hufunga kwa DNA na kuanza kuandika. Hata hivyo, hii inashauriwa tu katika uwepo wa lactose, kutokuwepo ambayo husababisha uanzishaji wa kikandamizaji cha Lac, ambacho huzuia upatikanaji wa polymerase kwa mkuzaji hata mbele ya aina ya kazi ya protini ya activator.
Kutokana na muundo wa opereni katika bakteria, jeni kadhaa hudhibitiwa na eneo moja la udhibiti na TF 1-2, wakati katika yukariyoti, jeni moja ina idadi kubwa ya vipengele vya udhibiti, ambayo kila moja inategemea nyingine nyingi. sababu. Utata huu unalingana na kiwango cha juu cha mpangilio wa yukariyoti, na hasa viumbe vyenye seli nyingi.
Udhibiti wa usanisi wa mRNA katika yukariyoti
Udhibiti wa usemi wa jeni za yukariyoti hubainishwa na kitendo cha pamoja cha vipengele viwili: ukweli wa unukuzi wa protini (TF) na mfuatano wa udhibiti wa DNA ambao unaweza kupatikana kando ya mtangazaji, juu zaidi kuliko hiyo, katika utangulizi au baada ya jeni (ikimaanisha eneo la usimbaji, na si jeni katika maana yake kamili).
Baadhi ya maeneo hufanya kama swichi, zingine haziingilianimoja kwa moja na TF, lakini ipe molekuli ya DNA unyumbulifu unaohitajika kwa ajili ya kuunda muundo unaofanana na kitanzi ambao unaambatana na mchakato wa kuwezesha unukuzi. Mikoa kama hiyo inaitwa spacers. Mifuatano yote ya udhibiti pamoja na mkuzaji huunda eneo la udhibiti wa jeni.
Inafaa kufahamu kuwa kitendo cha vipengele vya unukuzi wenyewe ni sehemu tu ya udhibiti changamano wa ngazi mbalimbali wa usemi wa kijenetiki, ambapo idadi kubwa ya vipengele hujumlishwa kwenye vekta inayotokana, ambayo huamua kama RNA itafanya. hatimaye kuunganishwa kutoka eneo fulani la jenomu.
Kipengele cha ziada katika udhibiti wa unukuzi katika seli ya nyuklia ni mabadiliko katika muundo wa kromatini. Hapa, kanuni zote mbili za jumla (zinazotolewa na usambazaji wa mikoa ya heterochromatin na euchromatin) na udhibiti wa ndani unaohusishwa na jeni maalum zipo. Ili polima ifanye kazi, viwango vyote vya mshikamano wa DNA, pamoja na nukleosome, lazima viondolewe.
Anuwai za vipengele vya unukuu katika yukariyoti huhusishwa na idadi kubwa ya vidhibiti, ambavyo ni pamoja na vikuza sauti, vidhibiti sauti (viboreshaji na vidhibiti sauti), pamoja na vipengee vya adapta na vihami. Tovuti hizi zinaweza kupatikana karibu na kwa umbali mkubwa kutoka kwa jeni (hadi bp elfu 50).
Viboreshaji, vidhibiti sauti na vipengele vya adapta
Viimarishi ni DNA fupi mfuatano inayoweza kuanzisha manukuu inapoingiliana na protini inayodhibiti. Ukadiriaji wa amplifier kwa eneo la mkuzaji wa jeniinafanywa kutokana na kuundwa kwa muundo wa kitanzi wa DNA. Kufunga kiamsha kwa kiboreshaji ama huchangamsha mkusanyiko wa changamano cha kizio au husaidia polima kuendelea kwa urefu.
Kiboreshaji kina muundo changamano na kina sehemu kadhaa za moduli, ambazo kila moja ina protini yake ya udhibiti.
Vinyamaza sauti ni maeneo ya DNA ambayo yanakandamiza au kuwatenga kabisa uwezekano wa unukuu. Utaratibu wa uendeshaji wa kubadili vile bado haujulikani. Njia moja ya dhahania ni umiliki wa maeneo makubwa ya DNA na protini maalum za kikundi cha SIR, ambacho huzuia ufikiaji wa mambo ya uanzishaji. Katika hali hii, jeni zote zilizo ndani ya jozi elfu chache za msingi kutoka kwa kizuia sauti huzimwa.
Vipengele vya adapta pamoja na TF zinazojifunga vinajumuisha aina tofauti ya swichi za kijeni ambazo hujibu kwa kuchagua homoni za steroid, cyclic AMP na glucocorticoids. Kizuizi hiki cha udhibiti kinawajibika kwa mwitikio wa seli kwa mshtuko wa joto, kukaribia metali na misombo fulani ya kemikali.
Kati ya maeneo ya udhibiti wa DNA, aina nyingine ya vipengele hutofautishwa - vihami. Hizi ni mfuatano mahususi unaozuia vipengele vya unukuu kuathiri jeni za mbali. Utaratibu wa utendaji wa vihami bado haujafafanuliwa.
Vipengele vya unukuzi vya yukariyoti
Ikiwa vipengele vya unukuzi katika bakteria vina kazi ya kudhibiti pekee, basi katika seli za nyuklia kuna kundi zima la TF ambazo hutoa uanzishaji wa chinichini, lakini wakati huo huo hutegemea moja kwa mojaProtini za udhibiti wa DNA. Idadi na aina ya mwisho katika yukariyoti ni kubwa sana. Kwa hivyo, katika mwili wa binadamu, uwiano wa mfuatano unaosimba vipengele vya unukuzi wa protini ni takriban 10% ya jenomu.
Kufikia sasa, TF za yukariyoti hazijaeleweka vyema, kama vile taratibu za uendeshaji wa swichi za kijeni, muundo ambao ni tata zaidi kuliko miundo ya udhibiti chanya na hasi katika bakteria. Tofauti na hizi za mwisho, shughuli za vipengele vya unukuzi vya seli za nyuklia huathiriwa si moja au mbili, bali na dazeni na hata mamia ya mawimbi ambayo yanaweza kuimarishana, kudhoofisha au kutengana.
Kwa upande mmoja, uanzishaji wa jeni fulani huhitaji kundi zima la vipengele vya unukuzi, lakini kwa upande mwingine, protini moja ya udhibiti inaweza kutosha kuanzisha usemi wa jeni kadhaa kwa utaratibu wa kuteleza. Mfumo huu wote ni kompyuta changamano ambayo huchakata mawimbi kutoka vyanzo tofauti (za nje na za ndani) na kuongeza athari zake kwenye tokeo la mwisho kwa ishara ya kuongeza au kutoa.
Vipengele vya udhibiti wa unukuzi katika yukariyoti (viwezeshaji na vikandamizaji) haziingiliani na opereta, kama ilivyo kwa bakteria, lakini na tovuti za udhibiti zilizotawanyika juu ya DNA na kuathiri uanzishaji kupitia waamuzi, ambazo zinaweza kuwa protini za mpatanishi, sababu za mchanganyiko wa uanzishaji. na vimeng'enya vinavyobadilisha muundo wa chromatin.
Kando na baadhi ya TF zilizojumuishwa katika tata ya uanzishaji, vipengele vyote vya unukuzi vina kikoa kinachofunga DNA ambacho hutofautishakutoka kwa protini nyingine nyingi ambazo huhakikisha upitishaji wa kawaida wa unukuzi au hufanya kama wapatanishi katika udhibiti wake.
Tafiti za hivi majuzi zimeonyesha kuwa TF za yukariyoti zinaweza kuathiri sio tu uanzishaji bali pia urefu wa unukuzi.
Aina na uainishaji
Katika yukariyoti, kuna vikundi 2 vya vipengele vya unukuzi wa protini: basal (vinginevyo huitwa jumla au kuu) na udhibiti. Wa kwanza wanawajibika kwa utambuzi wa wakuzaji na uundaji wa tata ya uanzishwaji. Inahitajika ili kuanza unukuzi. Kundi hili linajumuisha dazeni kadhaa za protini ambazo zipo kila wakati kwenye seli na haziathiri usemi tofauti wa jeni.
Mchanganyiko wa vipengele vya unukuzi wa msingi ni zana inayofanana katika utendaji kazi na kitengo kidogo cha sigma katika bakteria, changamano pekee na kinachofaa kwa aina zote za wakuzaji.
Vipengele vya aina nyingine huathiri unukuzi kupitia mwingiliano na mfuatano wa udhibiti wa DNA. Kwa kuwa enzymes hizi ni maalum kwa jeni, kuna idadi kubwa yao. Kwa kushikamana na maeneo ya jeni mahususi, hudhibiti utolewaji wa protini fulani.
Uainishaji wa vipengele vya unukuzi katika yukariyoti unatokana na kanuni tatu:
- utaratibu wa utendaji;
- masharti ya kufanya kazi;
- muundo wa kikoa kinachofunga DNA.
Kulingana na kipengele cha kwanza, kuna aina 2 za vipengele: msingi (kuingiliana na mtangazaji) na kushikamana na maeneo ya juu (maeneo ya udhibiti yaliyo juu ya mkondo wa jeni). Aina hiiuainishaji kimsingi unalingana na mgawanyiko wa kiutendaji wa TF kwa jumla na mahususi. Vipengele vya juu vimegawanywa katika vikundi 2 kulingana na hitaji la kuwezesha zaidi.
Kulingana na vipengele vya utendakazi, TF za msingi zinatofautishwa (zilizopo kila wakati katika seli yoyote) na hazibadiliki (sio sifa za aina zote za seli na zinaweza kuhitaji mbinu fulani za kuwezesha). Mambo ya kundi la pili, kwa upande wake, imegawanywa katika kiini maalum (kushiriki katika ontogeny, ni sifa ya udhibiti mkali wa kujieleza, lakini hauhitaji uanzishaji) na tegemezi la ishara. Mwisho hutofautishwa kulingana na aina na hali ya kitendo cha mawimbi ya kuwezesha.
Uainishaji wa kimuundo wa vipengele vya unukuzi wa protini ni mkubwa sana na unajumuisha madarasa 6 bora, ambayo yanajumuisha madarasa na familia nyingi.
Kanuni ya uendeshaji
Utendaji kazi wa vipengee vya msingi ni mkusanyiko wa vijisehemu mbalimbali vilivyo na uundaji wa changamano cha kizio na kuwezesha unukuzi. Kwa hakika, mchakato huu ndio hatua ya mwisho katika utendakazi wa kianzishaji protini.
Vipengele mahususi vinaweza kudhibiti unukuzi katika hatua mbili:
- mkusanyiko wa tata ya kufundwa;
- mpito hadi urefu wenye tija.
Katika kesi ya kwanza, kazi ya TFS maalum hupunguzwa hadi upangaji upya wa msingi wa chromatin, pamoja na uajiri, mwelekeo na urekebishaji wa mpatanishi, polymerase na sababu za msingi kwenye promota, ambayo husababisha kuwezesha. ya unukuzi. Kipengele kikuu cha maambukizi ya ishara ni mpatanishi - tata ya subunits 24 zinazofanya kazikama mpatanishi kati ya protini ya udhibiti na polymerase ya RNA. Mfuatano wa mwingiliano ni wa mtu binafsi kwa kila jeni na kipengele chake sambamba.
Udhibiti wa kurefusha unafanywa kutokana na mwingiliano wa kipengele hicho na protini ya P-Tef-b, ambayo husaidia RNA polymerase kushinda kusitisha kuhusishwa na kikuzaji.
Miundo kazi ya TF
Vipengele vya unukuzi vina muundo wa moduli na hufanya kazi yao kupitia vikoa vitatu vya utendaji:
- DNA-binding (DBD) - inahitajika kwa utambuzi na mwingiliano na eneo la udhibiti wa jeni.
- Trans-activating (TAD) - huruhusu mwingiliano na protini zingine zinazodhibiti, ikiwa ni pamoja na vipengele vya unukuzi.
- Kutambua-Ishara (SSD) - inahitajika kwa utambuzi na usambazaji wa mawimbi ya udhibiti.
Kwa upande wake, kikoa kinachofunga DNA kina aina nyingi. Nia kuu katika muundo wake ni pamoja na:
- "vidole vya zinki";
- nyumbani;
- "β"-tabaka;
- mizunguko;
- "umeme wa leucine";
- spiral-loop-spiral;
- spiral-turn-spiral.
Shukrani kwa kikoa hiki, kipengele cha nukuu "husoma" mfuatano wa nyukleotidi ya DNA katika umbo la mchoro kwenye uso wa hesi mbili. Kutokana na hili, utambuzi mahususi wa vipengele fulani vya udhibiti unawezekana.
Muingiliano wa motifu na helix ya DNA unatokana na mawasiliano halisi kati ya nyuso za hizi.molekuli.
Udhibiti na usanisi wa TF
Kuna njia kadhaa za kudhibiti athari za vipengele vya unukuu kwenye unukuzi. Hizi ni pamoja na:
- uwezeshaji - mabadiliko katika utendaji kazi wa kipengele kuhusiana na DNA kutokana na fosforasi, kiambatisho cha ligand au mwingiliano na protini zingine za udhibiti (pamoja na TF);
- uhamishaji - usafirishaji wa kipengele kutoka kwenye saitoplazimu hadi kwenye kiini;
- upatikanaji wa tovuti inayofunga - inategemea kiwango cha ufupishaji wa chromatin (katika hali ya heterochromatin, DNA haipatikani kwa TF);
- mchangamano wa mifumo ambayo pia ni tabia ya protini nyingine (udhibiti wa michakato yote kutoka kwa unukuzi hadi urekebishaji wa baada ya tafsiri na ujanibishaji wa ndani ya seli).
Njia ya mwisho hubainisha wingi na ubora wa vipengele vya unukuu katika kila seli. Baadhi ya TF zinaweza kudhibiti usanisi wao kulingana na aina ya maoni ya kitambo, wakati bidhaa yake yenyewe inakuwa kizuizi cha majibu. Katika hali hii, mkusanyiko fulani wa kipengele husimamisha unukuzi wa jeni inayoisimba.
Vigezo vya jumla vya unukuzi
Vipengele hivi ni muhimu ili kuanzisha unukuzi wa jeni zozote na huteuliwa katika utaratibu wa majina kama TFl, TFll na TFlll kulingana na aina ya RNA polymerase ambazo zinashirikiana nazo. Kila kipengele kina vijisehemu kadhaa.
Basal TFs hufanya kazi kuu tatu:
- eneo sahihi la RNA polymerase kwenye kikuzaji;
- kufungua minyororo ya DNA katika eneo la mwanzo wa unukuzi;
- ukombozi wa polima kutokamtangazaji wakati wa mpito wa kurefusha;
Vitengo fulani vya vipengele vya unukuzi wa msingi hufungamana na vipengele vya udhibiti vya waendelezaji. Muhimu zaidi ni sanduku la TATA (sio tabia ya jeni zote), iko umbali wa nucleotides "-35" kutoka kwa hatua ya kuanzishwa. Tovuti zingine zinazofunga ni pamoja na mfuatano wa INR, BRE na DPE. Baadhi ya TF haziwasiliani moja kwa moja na DNA.
Kundi la vipengele vikuu vya unakili vya RNA polymerase ll ni pamoja na TFllD, TFllB, TFllF, TFllE na TFllH. Barua ya Kilatini mwishoni mwa jina inaonyesha mpangilio wa kugundua protini hizi. Kwa hivyo, kipengele cha TFlllA, ambacho ni cha lll RNA polymerase, kilikuwa cha kwanza kutengwa.
| Jina | Idadi ya subunits za protini | Function |
| TFllD | 16 (TBP +15 TAFs) | TBP hujifunga kwenye kisanduku cha TATA na TAF hutambua mfuatano mwingine wa wakuzaji |
| TFllB | 1 | Inatambua kipengele cha BRE, inaelekeza kwa usahihi polima kwenye tovuti ya kufundwa |
| TFllF | 3 | Inaimarisha mwingiliano wa polimerasi na TBP na TFllB, kuwezesha kuambatishwa kwa TFllE na TFllH |
| TFllE | 2 | Huunganisha na kurekebisha TFllH |
| TFllH | 10 | Hutenganisha minyororo ya DNA wakati wa kuanzishwa, hutoa kimeng'enya cha kusanisi cha RNA kutoka kwa kikuzaji na vipengele vikuu vya unakili (biokemiamchakato unatokana na phosphorylation ya kikoa cha Cer5-C-terminal cha RNA polymerase) |
Mkusanyiko wa basal TF hutokea tu kwa usaidizi wa kiamsha, mpatanishi na protini zinazorekebisha kromati.
TF Maalum
Kupitia udhibiti wa usemi wa kijeni, vipengele hivi vya unukuzi hudhibiti michakato ya kibayolojia ya seli moja moja na kiumbe mzima, kutoka kwa kiinitete hadi urekebishaji mzuri wa phenotypic hadi mabadiliko ya hali ya mazingira. Nyanja ya ushawishi wa TF inajumuisha vizuizi 3 kuu:
- maendeleo (kiinitete- na kutojeni);
- mzunguko wa seli;
- jibu kwa mawimbi ya nje.
Kundi maalum la vipengele vya unukuzi hudhibiti upambanuzi wa kimofolojia wa kiinitete. Seti hii ya protini imesimbwa kwa mfuatano maalum wa makubaliano wa 180 bp unaoitwa homeobox.
Ili kubaini ni jeni gani inapaswa kunukuliwa, protini ya udhibiti lazima "ipate" na iunganishe kwenye tovuti mahususi ya DNA ambayo hufanya kazi kama swichi ya kijeni (kiboreshaji, kinyamazisha, n.k.). Kila mlolongo kama huo unalingana na kipengele kimoja au zaidi zinazohusiana na unukuzi zinazotambua tovuti inayotakiwa kutokana na sadfa ya miunganisho ya kemikali ya sehemu fulani ya nje ya helix na kikoa cha kuunganisha DNA (kanuni ya ufunguo wa kufuli). Kwa utambuzi, eneo la muundo msingi wa DNA unaoitwa groove kuu hutumiwa.
Baada ya kushikamana na kitendo cha DNAprotini ya kiamilishi huanzisha mfululizo wa hatua zinazofuatana zinazopelekea mkusanyiko wa tata ya kianzilishi. Mpango wa jumla wa mchakato huu ni kama ifuatavyo:
- Kiwezeshaji kinachofunga kwa chromatin katika eneo la mkuzaji, uajiri wa miundo mbinu ya upangaji upya inayotegemea ATP.
- Upangaji upya wa Chromatin, kuwezesha protini zinazobadilisha histone.
- Marekebisho ya covalent ya histones, mvuto wa protini zingine za vianzishaji.
- Kufunga protini za ziada zinazoamilisha kwa eneo la udhibiti wa jeni.
- Ushiriki wa mpatanishi na TF mkuu.
- Mkusanyiko wa tata ya kufundwa kabla ya mkuzaji.
- Ushawishi wa protini zingine za vianzishaji, upangaji upya wa vitengo vidogo vya changamano cha kabla ya kufundwa.
- Anza unukuzi.
Mpangilio wa matukio haya unaweza kutofautiana kutoka jeni hadi jeni.
Kwa idadi kubwa kama hii ya mbinu za kuwezesha kunalingana anuwai sawa ya mbinu za ukandamizaji. Hiyo ni, kwa kuzuia moja ya hatua kwenye njia ya kuanzishwa, protini ya udhibiti inaweza kupunguza ufanisi wake au kuizuia kabisa. Mara nyingi, kikandamizaji huwasha mifumo kadhaa mara moja, na hivyo kuhakikisha kutokuwepo kwa unukuzi.
Udhibiti ulioratibiwa wa jeni
Licha ya ukweli kwamba kila nakala ina mfumo wake wa udhibiti, yukariyoti zina utaratibu unaoruhusu, kama vile bakteria, kuanzisha au kukomesha vikundi vya jeni vinavyolenga kutekeleza kazi mahususi. Hii inafanikiwa kwa sababu ya unukuzi ambayo inakamilisha michanganyikovipengele vingine vya udhibiti vinavyohitajika ili kuwezesha upeo au ukandamizaji wa jeni.
Katika nakala zilizo chini ya udhibiti huo, mwingiliano wa vijenzi tofauti husababisha protini sawa, ambayo hufanya kazi kama vekta inayotokana. Kwa hiyo, uanzishaji wa sababu hiyo huathiri jeni kadhaa mara moja. Mfumo hufanya kazi kwa kanuni ya kuteleza.
Mpangilio wa udhibiti ulioratibiwa unaweza kuzingatiwa kwa mfano wa utofautishaji wa kiotojeni wa seli za misuli ya kiunzi, vitangulizi vyake ni myoblasts.
Manukuu ya jeni zinazosimba usanisi wa protini tabia ya seli ya misuli iliyokomaa huchochewa na mojawapo ya vipengele vinne vya myogenic: MyoD, Myf5, MyoG na Mrf4. Protini hizi huamsha usanisi wao wenyewe na kila mmoja, na pia ni pamoja na jeni kwa sababu ya ziada ya unukuzi Mef2 na protini za miundo ya misuli. Mef2 inahusika katika udhibiti wa upambanuzi zaidi wa myoblasts, wakati huo huo kudumisha mkusanyiko wa protini za myogenic kwa utaratibu mzuri wa maoni.
