22. typický lidský protein-kódující gen

gen

lineární úsek DNA na chromozomu - základní jednotka gen. inf.

podle fce rozlišujeme geny:

geny strukturní

geny pro funkční RNA

geny regulační - řídí expresi jiných genů

kolik genom genů?

23000

strukturní gen, co o něm víš?

• nese informaci o primární struktuře jednoho polypeptidového řetězce

• po posttranskripčních úpravách se translatuje v protein - vzniká protein, který může mít různé fce

• v lidském genomu tyto geny tvoří 1,5%

oblasti:

enhancer/silencer - regulace transkripce

promotor (včetně TATA boxu) - vázání transkripčních faktorů

5 UTR - nepřekládaná oblast

exony

introny

3 UTR - nepřekládaná oblast

polyadenilační signál - kde se má mRNA ustřihnout a přidat poly-A konec

transkripční faktory

• regulační proteiny - vážou se na specifické sekvence DNA a regulují transkripci - usnadňují vazbu RNA-polymerázy

  • aktivátory

  • represory

struktura transkripčních faktorů

• DNA-vazebná doména - umožňuje rozpoznání cílové DNA sekvence (zinkový prst, leucinový zip)

• aktivační/represorová doména - interaguje s jinými proteiny

• dimerizační doména

uplatnění transkripčních faktorů v regulaci genové exprese

• řízení začátku transkripce - umožní nebo znemožní navázání RNA polymerázy II

• zprostředkování buněčných signálů - aktivují se při zánětu, nedostatku kyslíku a spouští expresi potřebných enzymů

• regulace vývoje a diferenciace

• interakce s chromatinem

kam se vážou transkripční faktory

• na kontrolní elementy

  • promotor

  • enhancer - váže aktivační faktory

  • silencer - váže inhibiční faktory

příklad uplatnění transkripčních faktorů

p53

• = strážce genomu - tumor-supresorový gen

• kóduje ho gen TP53 (často mutovaný v nádorech)

• aktivován při poškození DNA, oxidačním stresu a nedostatku kyslíku

• za normálních okolností v buňce neaktivní - vázán na protein MDM2 (označuje ho k degradaci)

• po poškození fosforylace p53 - blokace vazby na MDM2 - hromadění aktivního p53 - vstup do jádra - spuštění transkripce

  • genu p21 - zastavení buněčného cyklu

  • BAX, PUMA - proapoptotické proteiny - apoptóza

    …

  • obrana proti nádorům

negativní genová regulace

represor se váže na DNA a blokuje transkripci

• Lac operon - Represor LacI se váže na operátor → RNA polymeráza nemůže transkribovat.

  Transkripce je zablokována, dokud nepřijde laktóza (která represor inaktivuje).

• Negativní regulace = gen je aktivní, pokud není zablokován.

pozitivní genová regulace

regulační protein (obvykle aktivátor) se váže na DNA a zvýší pravděpodobnost transkripce

• Trp operon - geny potřebné k syntéze tryptofanu

• pokud je tryptofanu dostatek - nepotřebujeme ho vyrábět - tryptofan se váže na represor - represor na operátor - žádná exprese

• pokud chybí - represor nenasedá - transkripce probíhá

• absence molekuly vede k aktivaci operonu

schéma