6.Regulacija Genske Aktivnosti Eukariota

Regulacija genske Regulacija genske aktivnostiaktivnosti

-sinteze proteina--sinteze proteina-kod eukariotakod eukariota

I. Novaković

Regulacija genske aktivnosti Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota(sinteze proteina) kod eukariota

Sve telesne ćelije:

isti genetički materijal

razlika u sintezi specifičnih proteina tj. genskoj aktivnosti

housekeeping geni aktivni u svim ćelijama

Sinteza proteina:transkripcija i translacija

DNK

RNK

obrada

translacija

G* AAAAAA


na nivou molekula DNK

na nivou transkripcije

na nivou post-transkripcione

obrade

na nivou translacije

na nivou post-translacijske obrade




na nivou post-transkripcione obrade



Regulacija genske aktivnosti na nivou molekula DNK

hemijske modifikacije DNK histona

amplifikacija (umnožavanje) eliminacija (gubitak) preraspodela pozicioni efekat heterohromatinizacija




Hemijske modifikacije DNK i histona

histoni vrše nespecifičnu inaktivaciju DNK

nukleozom

DNK histon H1

histonsko jezgro


modifikacije DNK:

METILACIJACITOZINACITOZINA

5metl-C5metl-C

modifikacije histona:

ACETILACIJAFOSFORILACIJAMETILACIJA

inaktivacijagena

aktivacijagena

CH3


DNK demetilacija

Histoni acetilacija

DNK metilacija

Histoni deacetilacija

genetički aktivni regioni

genetički neaktivni regioni

DNK metil-transferaza

acetilaza

deacetilaza

demetilaza

Karakteristike hromatina

aktivan neaktivan

konzistencija

rastresit kondenzovan

replikacija ranije kasnije

veze sa H1 slabe čvrstenukleaza senzitivna mesta

metilirani C

CpG ostrva

DA

DA

DA

NE

NE

NE

CpG ostrva

segmenti DNK dužine 1-2 kb u kojima dominiraju CpG

retki van genetički aktivnih regiona

metilirani u neaktivnim genima

demetilirani u genima sa tkivno specifičnom aktivnošću

p p p p

C G C G C G C G C G

p p p p

Stepen

metilacije

Primord. germ. ćel.

De novo metilacija u gametogenezi

Demetilacija u ranoj embriogenezi

R a z v o j n i p e r i o d

De novo metilacija u telesnim ćelijama

De novo metilacija u trofoblastu


Placenta, žum kesa

Telesne ćelije

ADULT

Spermatoz.

Jajna ćel.

fertilizacija

blastocista

Stepen

metilacije


Genomski imprinting - otisak

Aktivnost alela u odredjenom tkivu/ razvojnom periodu

zavisi od RODITELJSKOG POREKLA

XXXX? ?

metilacija DNKu gametogenezi


XXXX? ?

AB*A

B*A*BA

B*AB*

AB*

A*B

A*B

A*B

A*B

AB

AB

metilacija DNKu gametogenezi

zigot


RETKA POJAVA U

GENOMU ČOVEKA !!! # 6 o # 7 m # 11 o #14 om #15 om


Angelmanov sindrom Prader-Willi-jev sindrom

del. 15q

očev alelmajčin alel




Amplifikacija – umnožavanjesegmenata DNK

oocita vodozemaca

(Xenopus laevis)

amplifikacija rDNK

maligna ćelija amplifikacija

protoonkogena

DM

HSR




Eliminacija – gubitaksegmenata DNK

kod nižih vrsta Valjkasti crvi (C. Ellegans) fragmentacija hromozoma u telesnim ćel.

germinativna ćel.=2n

telesne ćel. <2n




Preraspodela u okvirugena / subgena

Geni za Ig i TCR

V1 V2 V3 V4... J1 J2 J3... C CC

DNK

RNK

protein

antitelo




Pozicioni efekat

promena pozicije (mesta) gena promena aktivnosti

#8

myc

#14

Ig

t(8/14)

mycIg

aktivacija protonkogena

Burkitov limfom:

Pozicioni efekat

FSH gen

Del. 4q

Smanjen broj kopija segmenta od 3,2 kb

FSH ( facio-skapulo-humeralna mišićna distrofija)

inaktivacijaFSH gena

#4




Heterohromatinizacija

inaktivacija X - Barovo telo

XIST RNK +metilacija DNK





obrade



Kontrola transkripcije

Faza INICIJACIJE !!!

prokariote eukariote

Inicijacija transkripcije

elementi DNK (cis – elementi):

promotor TATA blok GC blok

pojačivači (enhancers)

utišivači (silencers) REs (response

elements)

transkripcioni faktori

(trans-faktori): opšti specifični inducibilni

Inicijacijatranskripcije

preinicijacionikompleks - PIK

početaktranskripcije

opšti TF +RNK pol II

promotor

specifični TF


pojačivač

pojačivač

şpecifični TF

specifični TF + PIK

početaktranskripcije


Rubenstein-Taybi-jev sindrom mutacija u genu za KOAKTIVATOR

Transkripcioni faktori

Regulatorni proteini domen vezivanja za DNK specifičan domen

“cinkovi prsti”

leucinskirajsferšlus

TF sa homeodomenima

Inicijacija transkripcije

inducibilnifaktori

REs

steroidnihormon

gen1 gen1

gen2 gen2

gen3 gen3

receptor

Dejstvo hormona na transkripciju

estradiol RNK iz tretiranog roga

X X X X

Estradiol + aktinomicin D nema efekta !

Prolaktin sinteza kazeina

3x transkripcija

20x poluživot iRNK

Dejstvo hormona na stabilizaciju RNK

Kontrola transkripcije

korišćenje alternativnih promotora specifični za tkivo/razvojni period

gen za distrofin





obrade



Post-transkripciona obradaprimarnog prepisa iRNK

alternativno (različito) povezivanje egzona i iskrajanje introna vezivanje poli-A repa

gen za kalcitonin

i RNK

G* G*AAAAAA AAAAAA

1 2 3 4 5 5a

obrada

polipeptidštitna žl.nervno tk.





obrade







obrade



Documents

6.Regulacija Genske Aktivnosti Eukariota