Введение в молекулярную биологию Миронов Андрей Александрович

Литература • Э. Рис, М. Стернберг Введение в молекулярную биологию (Мир, 2002; оригинал 1984) • http: //rnp-group. genebee. msu. su/lectures (А. Головин) • Б. Льюин «Гены» (Мир, 1987) • Б. Албертс - … - Дж. Уотсон «Молекулярная биология клетки» (Мир, 1994; оригинал 1989) • М. Сингер, П. Берг «Гены и геномы» (Мир, 1998; оригинал 1991)

Программа • Лекция 1 – Биополимеры и их структуры • Лекция 2 – Процессы передачи информации • Лекция 3 – Регуляция • ЗАЧЕТ (можно в начале второго семестра)

Молекулярная биология • Структура биополимеров • Функции биополимеров • Молекулярные механизмы

1. Структуры

ДНК • хранение генетической информации, наследственность • линейный сополимер ортофосфорной кислоты и дезоксирибозы, выделенный Ф. Мишером в 1869 из ядер (nucleus) лейкоцитов

Полинуклеотидная цепь ДНК

Гетероциклические основания (нуклеотиды) T Пиримидины C A Пурины G

Комплементарные пары Пиримидины Пурины

Изогеометричность комплементарных пар

Двойная спираль ДНК (вид с торца)

Двойная спираль ДНК (вид сбоку) Стэкингвзаимодействие Узкая борозда Широкая борозда

Ориентированность цепей 5’конец 3’конец 5’конец

Стандартная запись последовательности Направление с 5’ к 3’концу 5’ gagttttatc gcttccatga cgcagaagtt 3’ ctcaaaatag cgaaggtact gcgtcttcaa Комплементарная последовательность 5’aacttctgcg tcatggaagc gataaaactc

1020 нуклеотидов из 5386 нт. генома фага ф. Х 174 1 61 121 181 241 301 361 421 481 541 601 661 721 781 841 901 961 gagttttatc aaattatctt tgctggcgga gcgacctttc tggcttaata catggtagag gctgttcaac tccagaccgc aagatgattt ctcgtcgctg ttcctgctcc ttcaaacggc tcgagcgtcc acactgacgt tgatgtaatg gcgaggtact ttaattgcag gcttccatga gataaagcag aaatgagaaa gccatcaact tgcttggcac attctcttgt cactaatagg tttggcctct cgattttctg cgttgaggct tgttgagttt ctgtctcatc ggttaaagcc tcttactgac tctaaaggta aaaggcaagc gggcttcggc cgcagaagtt gaattactac attcgaccta aacgattctg gttcgtcaag tgacatttta taagaaatca attaagctca acgagtaaca tgcgtttatg attgctgccg atggaaggcg gctgaattgt gcagaagaaa aaaaacgttc gtaaaggcgc cccttacttg aacactttcg tgcttgttta tccttgcgca tcaaaaactg gactggttta aaagagcgtg tgagtcaagt ttcaggcttc aagtttggat gtacgctgga tcattgctta ctgaatttac tcgcgtttac acgtgcgtca tggcgctcgc tcgtctttgg aggataaatt gatatttctg cgaattaaat gctcgagaag acgcgttgga gatatgagtc gattactatc tactgaacaa tgccgttttg tgctactgac ctttgtggga ttatgttcat ggaaaacatt cttgcgtgta aaaattacgt cctggtcgtc tatgtaggtg atgtctaata atgagtcgaagtggac ctcttacttt tgaggagaag acattttgtt tgagtccgat tccgtacgtt gatttaaccg cgctctcgtg taccctcgct cccgtcaaca attaatggcg cgcgcaggaa gcggaaggag cgcagccgtt gtcaacaatt ttcaaactgg

Размеры ДНК Организмы Число пар оснований Длина (м) Фаги и вирусы 103 – 105 10 -6 Бактерии 106 – 107 10 -3 Дрожжи 107 – 108 10 -2 Животные 109 – 1010 1

ДНК • Функция: хранение генетической информации, наследственность • СЛОВА: • • • Нуклеотиды Комплементарность Пурины и пиримидины Шаг спирали Широкая и узкая борозда

РНК • м. РНК - перенос информации от ДНК к белку • хранение генетической информации (вирусы и фаги) • рибозимы - катализ • р. РНК - структура (+ катализ) • т. РНК - трансляция • регуляция

Отличие РНК от ДНК O C CH 3 OH C C CH 5’ O 1’ 4’ H 3’ O H 2’ PO 3 ДНК N CH 5’ C N O CH 2 CH NH C O N O CH 2 1’ 4’ H 3’ O 2’ OH PO 3 РНК

Однонитевая цепь 5’-accgaagccuugcg cgu a cgcgcaaggcuucggu-3’

Однонитевая цепь cgu a cg cgc g aag ugc u gcc ucg gaa c gu-ac 3’ 5’

3’ u- gg uug c gcc gaa uc u gc acc ag ca 5’- g u a cg c cg g Однонитевая цепь

g cgcaaggcuucggu-3’ ||||||| 5’-accgaagccuugcg c Шпилька g u ac

Более сложные структуры Еще один тип пары: GU

Вторичная структура т. РНК

Пространственная структура т. РНК

Вторичная структура р. РНК

Третичные взаимодействия • Неканонические взаимодействия между неспаренными основаниями • Взаимодействия между спиралями

Белки • • ферментативный катализ транспорт структура (цитоскелет и т. п. ) передача сигнала

фосфолипиды

Вид биологической мембраны

Как читают ДНК? 1. Разбивают на фраггменты 2. Клонируют в фаге M 13 E. coli 3. Получают много однонитевых ДНК

Как читают ДНК ? Праймер T ДНК-полимераза A G T C T A* A T G A C G A* A* C C A T A A C G C T A* G

Как читают ДНК ? A* A* A* -a--------a--a-aa---aa-a-------c-c--cc----c-c-----c-c---cg-g-------g--g------g ---tttt-t---t-----tt-----ttt-gagttttatcgcttccatgacgcagaagttaacactttcg

Восстановление последовательности Фрагменты Контиг

2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Центральная догма

Основные процессы • Транскрипция • Трансляция • Репликация

Транскрипция = матричный синтез РНК по ДНК

Транскрипция in vivo

Знаки препинания на ДНК • Начало транскрипции – промотор • Конец транскрипции – терминатор

Инициаторный комплекс

Промоторы • rec. A • rps. L • aro. F • lpd. A • cyo. A • uvr. D • atp. I • ton. B • rps. U • cir. A • fur • amp. C • uvr. B • arg. C • rpm. H • rpl. T • gyr. A cgttgatactgtatgagcatacagtataatgcta attgacaccttttcggcatcgccctaaaatctga tgttgaaaactttatgtgttatcgtggca ttttaaaaattgttaacaattttgtaaaatagta tttacagtaatgtaaccttcccgtaaaatgtcac aattggcatctctgacctcgctgatataatacct gttgaaatcacgggggcgcaccgtataatttagg ttgaatatgattgctatttgcatttaaaatgcat tttacaaagcagcagcaattgcagtaaaattata cttgataattgttatcgtttgcattatcgtggtg ttttcatttaggcgtggcaattctataatttatg attgtcacgctgattggtgtcgttacaatgacac gtgatgaactgtttttttatccagtataatgaac cttgacacacctctggtcatgatagtatgagtgt cttgactccggagtgtacaattattacaatctgt gttaacgtttttaactttttaattagaatgtcac tttacctcaaactgcgcggctgtgttataatgca

Промоторы • rec. A ttgatactgtat---gagcatacagtataat • rps. L ttgacaccttttc--ggcatcgccctaaaat • aro. F ttgaaaacttta---ctttatgtgttatcgt • lpd. A tttaaaaattgtt--aacaattttgtaaaat Прибноу-бокс Гилберт-бокс • cyo. A tttacagtaatgt--aaccttcccgtaaaat (-10) (-35) • uvr. D ttggcatctctg---acctcgctgatataat • atp. I ttgaaatcacgg---gggcgcaccgtataat • ton. B ttgaatatgattgc-tatttgcatttaaaat • rps. U tttacaaagcagca-gcaattgcagtaaaat • cir. A ttgataattgtta--tcgtttgcattatcgt • fur ttttcatttaggc--gtggcaattctataat • amp. C ttgtcacgctga---ttggtgtcgttacaat • uvr. B gtgatgaactgttt-ttttatccagtataat • arg. C ttgacacacct----ctggtcatgatagtat • rpm. H ttgactccggagt--gtacaattattacaat • rpl. T ttaacgttttta---actttttaattagaat • gyr. A tttacctcaaactgcgcggctgtgttataat

Промотор

Слабые промоторы • • • • • car. B nag. B ilv. G cys. K smp amn ile. R fab. B dna. N arg. C ara. B sul. A trp. R dna. N csp. A rps. U rpo. H ttatcgagttaattgagcagtaccgtaaaac tttactggctaaa--ccagaaaacttatttt ttgccagcccacgg-tcggtcgacttactgt atgtcattattt---cccttctgtatataga ttgcttctggca---acattaagtctcaaat gtgacatacta----tcggatgtgcggtaat atgccagcagag---ttttttatgcgttaat ttgttcggcgtac--aagtgtacgctattgt atatcaaagaag---atttttcaaatttaat tcgataaatggcg--gtaatttgtttttcat ctgacgcttttt---atcgcaactctctact ttgtcactggatgt-actgtacatccataca gttactgatccgc--acgtttatgatatgct ttgcaggaaaaact-ggtcaccatcgacaat ttgcatcacccgc--caatgcgtggcttaat tcgcccctggaga--aagcctcgtgtatact ttcacaagcttgcattgaacttgtggataaa

Lac - промотор gcgcccaatacgcaaaccgcctctccccgcgcgttggccgattcattaatgcagctggca cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggaat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct cggtacccggggatcctctagagtcgacctgcaggcatgcaagcttggcactggccgtcg ttttacaacgtcgtgactgggaaaaccctggcgttacccaacttaatcgccttgcagcac atccccctttcgccagctggcgtaatagcgaagaggcccgcaccgatcgcccttcccaac agttgcgcagcctgaatggcgcctgatgcggtattttctccttacgcatctgt

Lac - промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggaat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct

Lac - промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtgg. Aat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct

Lac - промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggc. TTt. ACActttatgcttccggctcg. TATgt. Tgtgtgg. Aat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct

Элонгация Транскрипции ppp. U ppp. G 5’ РНК ppp. A ppp. U ppp. C ppp. A ppp. C ДНК Скорость транскрипции = 100 нукл. /сек.

Терминация транскрипции

Инициация транскрипции у эукариот Факторы транскрипции (разные и много) Энхансер (участок на ДНК) Промоторная область – 1000 нуклеотидов

Слова про транскрипцию • • Транскрипция Инициация транскрипции - субъединица Элонгация транскрипции Терминация транскрипции Промотор Сайт связывания Скорость транскрипции

Процессинг РНК (сплайсинг, кепирование, поладенилирование)

Ген кональбумина интроны (7500 пн) 17 экзонов (2500 пн) Бывают интроны более 1 млн нукл.

Механизм сплайсинга

Альтернативный сплайсинг позволяет продуцировать с одного гена несколько вариантов белка

Слова • Посттранскрипционная модификация РНК • Кэпирование • Полиаденилирование • Сплайсинг • Альтернативный сплайсинг • Пре-м. РНК • м. РНК

Трансляция = матричный синтез белка Генетический код – соответствие нуклеотидной последовательности аминокислотной • триплетный • неперекрывающийся • вырожденный

Универсальный генетический код A A T G C AAA AAT AAG AAC TAA TAT TAG TAC GAA GAT GAG GAC CAA CAT CAG CAC T lys Asn Lys Asn *** Tyr Glu Asp Gln His ATA ATT ATG ATC TTA TTT TTG TTC GTA GTT GTG GTC CTA CTT CTG CTC G Ile Met Ile Leu Phe Val Val Leu Leu AGA AGT AGG AGC TGA TGT TGG TGC GGA GGT GGG GGC CGA CGT CGG CGC C Arg Ser *** Cys Trp Cys Gly Gly Arg Arg ACA ACT ACG ACC TCA TCT TCG TCC GCA GCT GCG GCC CCA CCT CCG CCC Thr Thr Ser Ser Ala Ala Pro Pro

генетический код митохондрий млекопитающих A A T G C AAA AAT AAG AAC TAA TAT TAG TAC GAA GAT GAG GAC CAA CAT CAG CAC T lys Asn Lys Asn *** Tyr Glu Asp Gln His ATA ATT ATG ATC TTA TTT TTG TTC GTA GTT GTG GTC CTA CTT CTG CTC G Met Ile Leu Phe Val Val Leu Leu AGA AGT AGG AGC TGA TGT TGG TGC GGA GGT GGG GGC CGA CGT CGG CGC C *** Ser Trp Cys Gly Gly Arg Arg ACA ACT ACG ACC TCA TCT TCG TCC GCA GCT GCG GCC CCA CCT CCG CCC Thr Thr Ser Ser Ala Ala Pro Pro

Митохондрии дрожжей A A T G C AAA AAT AAG AAC TAA TAT TAG TAC GAA GAT GAG GAC CAA CAT CAG CAC T lys Asn Lys Asn *** Tyr Glu Asp Gln His ATA ATT ATG ATC TTA TTT TTG TTC GTA GTT GTG GTC CTA CTT CTG CTC G Met Ile Leu Phe Thr Leu Phe Val Val Thr Thr AGA AGT AGG AGC TGA TGT TGG TGC GGA GGT GGG GGC CGA CGT CGG CGC C Arg Ser Trp Cys Gly Gly Arg Arg ACA ACT ACG ACC TCA TCT TCG TCC GCA GCT GCG GCC CCA CCT CCG CCC Thr Thr Ser Ser Ala Ala Pro Pro

Митохондрии дрозофилы A A T G C AAA AAT AAG AAC TAA TAT TAG TAC GAA GAT GAG GAC CAA CAT CAG CAC T lys Asn Lys Asn *** Tyr Glu Asp Gln His ATA ATT ATG ATC TTA TTT TTG TTC GTA GTT GTG GTC CTA CTT CTG CTC G Met Ile Leu Phe Val Val Leu Leu AGA AGT AGG AGC TGA TGT TGG TGC GGA GGT GGG GGC CGA CGT CGG CGC C Ser Ser Trp Cys Gly Gly Arg Arg ACA ACT ACG ACC TCA TCT TCG TCC GCA GCT GCG GCC CCA CCT CCG CCC Thr Thr Ser Ser Ala Ala Pro Pro

Нестандартный код • • • Митохондрии Хлоропласты Микоплазмы Простейшие Всего известно 23 таблиц

Действующие лица • Аминоацил-т. РНК-синтетазы – осуществляют декодирование • Транспортные РНК (т. РНК) – посредник, переносит аминокислоту к кодону • Матричная РНК (м. РНК) – промежуточный носитель информации • Рибосомы – осуществляют матричный синтез • Факторы – белки, которые помогают рибосоме (в частности снабжают процесс энергией –GTP)

Транспортная РНК

Аминоацил-т. РНК-синтетаза и т. РНК

Рибосома

Состав рибосомы • Две субчастицы: 30 S и 50 S • Рибосомная РНК (р. РНК): – 5 S – 16 S – 23 S • Около 50 белков Рибосомные гены многократно дуплицированы

Структура рибосомы (малая субчастица)

Инициация трансляции f-Met

Инициаторный кодон • В бактериях бывают ATG (Met) и GTG (Val) • В эукариотах только ATG (Met) • Всегда начинается с f-Met : O O NH C H CH CH 2 S CH 3 R C CH NH

Где начинается трансляция? прокариоты dna. N gyr. A ser. S bof. A csf. B xpa. C met. S gca. D spo. VC fts. H pab. B rpl. J tuf. A rps. J rpo. A rpl. M ACATTATCCGTTAGGAGGATAAAAATG GTGATACTTCAGGGAGGTTTTTTAATG TCAATAAAAAAAGGAGTGTTTCGCATG CAAGCGAAGGAGATGAGAAGATTCATG GCTAACTGTACGGAGGTGGAGAAGATG ATAGACACAGGAGTCGATTATCTCATG ACATTCTGATTAGGAGGTTTCAAGATG AAAAGGGATATTGGAGGCCAATAAATG TATGTGACTAAGGGAGGATTCGCCATG GCTTACTGTGGGAGGAGGTAAGGAATG AAAGAAAATAGAGGAATGATACAAATG CAAGAATCTACAGGAGGTGTAACCATG AAAGCTCTTAAGGAGGATTTTAGAATG TGTAGGCGAAAAGGAGGGAAAATAATG CGTTTTGAAGGAGGGTTTTAAGTAATG AGATCATTTAGGAGGGGAAATTCAATG

Где начинается трансляция? прокариоты dna. N gyr. A ser. S bof. A csf. B xpa. C met. S gca. D spo. VC fts. H pab. B rpl. J tuf. A rps. J rpo. A rpl. M ACATTATCCGTTAGGAGGATAAAAATG GTGATACTTCAGGGAGGTTTTTTAATG TCAATAAAAAAAGGAGTGTTTCGCATG CAAGCGAAGGAGATGAGAAGATTCATG GCTAACTGTACGGAGGTGGAGAAGATG ATAGACACAGGAGTCGATTATCTCATG ACATTCTGATTAGGAGGTTTCAAGATG AAAAGGGATATTGGAGGCCAATAAATG TATGTGACTAAGGGAGGATTCGCCATG GCTTACTGTGGGAGGAGGTAAGGAATG AAAGAAAATAGAGGAATGATACAAATG CAAGAATCTACAGGAGGTGTAACCATG AAAGCTCTTAAGGAGGATTTTAGAATG TGTAGGCGAAAAGGAGGGAAAATAATG CGTTTTGAAGGAGGGTTTTAAGTAATG AGATCATTTAGGAGGGGAAATTCAATG Последовательность Шайна-Дальгарно (SD)

Где начинается трансляция? Эукариоты • Как правило, первый ATG-кодон. Иногда – второй, редко -третий

Элонгация трансляции

Цикл элонгации трансляции

Терминация трансляции

Сопряжение транскрипции и трансляции у прокариот Рибосома РНК полимераза

Сопряжение транскрипции и трансляции у прокариот

Перенос информации у эукариот РНК полимераза м. РНК Вырезанный интрон Ядро Экзон Сплайсосома Пре-м. РНК Интрон Рибосомы

Полисомы

Супрессорные т. РНК • т-РНК с антикодоном к стоп-кодону

Загадка • А что, если м. РНК кончилась, а стоп -кодон не найден?

Кодоны, которые надо знать • Стартовый (инициаторный) • Дополнительные старт-кодоны GTG, TTG • Стоп-кодоны

Рамка считывания 5’gagttttatcgcttccatgacgcagaagtt E F Y R F H D A E V 5’gagttttatcgcttccatgacgcagaagtt S F I A S M T Q K 5’gagttttatcgcttccatgacgcagaagtt V L S L P * R R S ctcaaaatagcgaaggtactgcatcttcaa 5’ H K I A E M V Y F N ctcaaaatagcgaaggtactgcatcttcaa 5’ T K D S G H R L L ctcaaaatagcgaaggtactgcatcttcaa 5’ N * R K G S T

Открытая рамка (ORF) Рамка от старт-кодона до стоп-кодона gagttttatcgcttccatgacgcagaagttaacactttcggatatttctgatgagtcgaa aaattatcttgataaagcaggaattactactgcttgtttacgaattaaatcgaagtggac tgctggcggaaa ATG aga aaa ttc gac cta tcc ttg cgc agc tcg aga agc tct acc ttt gcg acc ttt cgc cat caa cta acg att ctg tca aaa act gac gcg ttg gat gag aag tgg ctt aat atg ctt ggc acg ttc gtc aag gac tgg ttt aga tat gag tca cat ttt gtt cat ggt aga gat tct ctt gac att tta aaa gag cgt gga tta cta tct gag tcc gat gct gtt caa cca cta ata ggt aag aaa tca TGA gtcaagttactgaacaatccgtacgtttccagaccgctttggcctctattaagctcattc aggcttctgccgttttggatt. TAAccgaag ATG att tcg att ttc TGAcgagta acaaagtttggattgctactgaccgctctcgtgctcgtcgctgcgttgaggcttgcgttt ATG gta cgc tgg act ttg tgg gat acc ctc gct ttc ctg ctc ctg ttg agt tta ttg ccg tca ttg ctt att ATG ttc atc ccg tca aca ttc aaa cgg cct gtc tca tgg aag gcg ctg aat tta cgg aaa aca tta ATG gcg tcg agc gtc cgg tta aag ccg ctg aat tgt tcg cgt tta cct tgc gtg tac gcg cag gaa aca ctg acg ttc tta ctg acg cag aaa acg tgc gtc aaa aat tac gtg cgg aag gag TGAtgtaatgtc. TAAagg. TAAaaaacgttctggcgctcgccctggtcgtccgcag ccgttgcgaggtac. TAAaggcaagcg. TAAaggcgctcgtctttggtatgtaggtggtcaa caattttaattgcaggggcttcggccccttacttgaggataaattatgtc. TAAtattcaa actgg

Слова • Трансляция • Генетический код • Антикодоновая петля и Акцепторный стебель т. РНК • Заряженная (аминоацелированная) т. РНК • Матричная РНК • Сайт связывания рибосом (RBS) • Старт-кодон(ы) и Стоп-кодоны • Первый остаток в белке • Терминация трансляции • Рамка считывания • ORF

Репликация ДНК

Репликация ДНК (Мезельсон-Сталь, 1958)

Инициация репликации ДНК

Матричный ступенчатый синтез ДНК

ДНК-полимераза III

Проблема полярности; фрагменты Окадзаки

Еще про репликацию • Размеры фрагментов Оказаки = 1. . 2 т. н. п • Скорость репликации – около 1000 пар оснований в секунду. • Количество вилок до 6

Варианты репликации

Хромосома прокариот

Хромосома эукариот

Теломера • Хромосома эукариот линейная • Репликация начинается с праймера • При каждой репликации конец хромосомы укорачивается • Клетка человека может делиться 42 раза

ЗАГАДКА

Слова • • • Репликация ДНК Направление синтеза новой ДНК Инициация репликации Праймер Репликационная вилка Фрагменты Оказаки Репликационная вилка Репликация в прокариотах Репликация в эукариотах Репликация типа катящегося колеса

Рекомбинация Ник Структура Холидея

Транспозиция Выщепление Интеграция в другое место

Ретропозиция и ретровирусы РНК Обратная транскрипция ДНК Итреграция Хромосома Транскрипция РНК

к. ДНК Транскрипция Пре-м. РНК Сплайсинг Зрелая РНК Обратная транскрипция Комплементарная ДНК, к. ДНК, c. DNA. ДНК без интронов

Другие процессы • • Трансформация Трансдукция Репарация Редактирование РНК

3. Регуляция

Уровни регуляции • • • Структура хроматина Модификация ДНК Транскрипция Сплайсинг Стабильность м. РНК Трансляция Стабильность белка Модификация белка Ингибирование белка

Регуляция транскрипции у прокариот • Фактор транскрипции: взаимодействие с РНК-полимеразой – репрессоры – активаторы • Лиганд (корепрессор, эффектор): – способствует/препятствует связыванию с ДНК

Регуляция транскрипции trp оперона

Репрессор Trp. R - ДНК

Репрессор Trp. R – ДНК (модель)

Репрессор Trp. R - триптофан

Почему димер? Концентрация лиганда Димер Эффективность репрессии Мономер Концентрация лиганда cgtagtagctattact tgttatagctactacg cgtagtagctcttacc agtgatagctaccacg cgtaacagcaattacg cgtagtagctattacg cgtgatagctactaca cgtaatagctattacg Палиндром – самокомплементарная последовательность

Механизмы действия • • Связывается с оператором Закрывает промотор Меняет структуру ДНК Взаимодействует с РНК полимеразой Область действия оператора • Несколько совместно транскрибируемых генов (оперон)

Примеры • триптофановый репрессор – биосинтез триптофана – связан с ДНК при наличии триптофана • лактозный репрессор – катаболизм (использование) лактозы – связан с ДНК при отсутствии лактозы • арабинозный активатор – катаболизм (использование) арабинозы – связан с ДНК при наличии арабинозы

Катаболитная репрессия • CRP – активатор генов катаболизма глюкозы – репрессор генов катаболизма других сахаров • Локальные активаторы и репрессоры – арабинозный активатор – лактозный репрессор

Эффектор необязательно вещество • • Повышение температуры (тепловой шок) Понижение температуры (холодовой шок) Повреждение ДНК Перенаселенность Общий стресс (например, голод) Окислительный стресс Осмотическое давление

Примеры • Концентрация Fe 2+ говорит о том, что бактерия находится внутри организма и пора включать патогенность • Перенаселенность V. Fisheri в световом органе удильщика является сигналом для свечения.

Отрицательная обратная связь промоторы Метаболические гены Ген-репрессор оператор репрессия Активация

Регуляция фага λ cro c. I

Регуляция трансляции Рибосома SD AUG 5’ 5’ Антисмысловая Анти. Сенс РНК 5’

Регуляция транскрипции у эукариот

Передача сигнала у эукариот • Рецепторы – специфичность • Каскад – усиление • Сеть – объединение • Адаптация затухание

Генная сеть