7/29/2019 Controlul Expresiei

1/6

08.11.200

Controlul

expresiei

genice

REGLAREA

EXPRESIEI GENICE

!!! Alegerea genei pentru transcripie!!! Activarea secvenei de ADN

!!! Controlul activitii ARN-polimerazei II

!!! Controlul cantitii i calitii ARNm i proteinei

sintetizate

Organism pluricelular:

Peste 200 de tipuri de celule

diferite esuturi organe

Toate celulele somatice ale

unui organism sunt genetic

identice (au aceeaicantitate de ADN, aceleaigene), provenind de lacelula zigot prin mitoze

succesive)

Particularitile genomului uman

Genomul nuclear (n)

3,2 Gb

~ 35000 gene

Genomul mitocondrial

16,6 kb

37 de gene

ADN genic

25%

ADN extragenic

75%

ADNcodant

10%

ADNnecodant

90%

Secvene unicesau n numrmic de copii

60%

Secvenemoderat sau

nalt repititive

40%

Clasificarea genelor nucleare

1. n dependen de produsul genic:

gene de cl.I pentru ARNr

gene de cl. II pentru ARNm i proteinegene de cl.III pentru ARNt, ARNr, ARNsn

2. n dependen de locul activitii:

gene active n toate celulele

gene active n anumite celule, esuturi3. n dependen de perioada ontogenetic

gene active pe tot parcursul vieii

gene active numai prenatal

gene active numai la pubertate

gene active numai la adult

4. n dependen de interaciunea cu factorii de mediu;

gene stabile

gene plastice

5. n dependen de gradul de expresie:

gene normomorfe

gene hipomorfe

gene hipermorfe

gene amorfe

6. n dependen de numrul de copii n genom:

gene unicale

gene repetate n tandem sau dispersate

7/29/2019 Controlul Expresiei

2/6

08.11.200

7. n dependen de funcia produilor genici:

enzime - 31,2%;

modulatori ai proteinelor sintetizate - 13, 6 %

receptori;

factori de transcripie;

proteinele matricei intracelulare i matricei extracelulare;

ansportori membranari i proteine canal;

molecule semnalizare celular;

hormoni;

Ig.

50%

Fiecare celul a organismului conine setul complet degene (30-40000 perechi gene pentru 46 mol. ADNnuclear)

Expresia genic numai 10% din toate genele

Expresie continuGene ARNr

Gene ARNt

Gene housekeeping

Expresie temporaldependent:

- de esut;

- de perioada

ontogenetic;

- de perioada ciclului

celular;

- de factorii de mediu

Non-expresie

pseudogene

!!! Exist mecanisme de reglare a expresiei genelor

La procariote

!!! DAR, la eucariote:

-genomul nuclear este enorm i este puternic compactizat(ADN+ proteine histone, proteine nehistone);

-recunoaterea i activarea unei secvene scurte denucleotide (unei gene) este dificil;

-exist mecanisme de reglare multiple, la diferite nivele deexpresie a genelor (pretranscripional, transcripional,processing ARNm, translaie, etc.):

! etapa principal la nivelul iniierii transcripiei;

! mecanismul principal interaciunea unor factori proteici la

secvenele reglatoare ale acizilor nucleici;

! factorii proteici reglatori sunt produii unor gene situate la

distan, pe alte molecule de ADN (factori trans-reglatori)

7/29/2019 Controlul Expresiei

3/6

08.11.200

FACTORII REGLATORI AI EXPRESIEI GENICE

CIS-genici

a) Boxe pentruiniierea

transcripieib) Boxe specifice de

esut

c) Boxe RE induse

prin hormoni, ioni,

AMPc

d) Enhancers,silencers

TRANS-genici

a) Factori proteicide transcripiegenerali

b) Factori proteicide transcripiespecifici de

esut

c) Factori proteicide transcripieinuctibili

d) Enh, sil.

EPI-genici

(negenetici)

a) Modificareahistonelor

(metilare,acetilare,

fosforilare,

ubiquitinare

b) Metilarea ADN

c) Variaii nconfiguraiaADN

Nivele de reglare a EG

Pretranscripional decondensarea cromatinei, eliberareaADN de histone (epigenetic, reversibil, potenial ereditar)

Transcripional identificarea promotorului, formareacomplexului de iniiere, rata de transcripie

Posttranscripional procesarea ARNm, alegerea variantei despl ic ing, controlul transferului ARNm n citoplasm

Translaional selectarea matriei, formarea complexuluideiniiere, controlul calitii polipeptidului, stabilitatea ARNm

Posttranslaional modificarea posttranslaional apolipeptidului, direcionarea proteinelor

TP

Transcripie

Transferul RNP n citoplasm

Etapele expresiei genelor de clasa IIE E E EI I IADN

proARNm

Processing-ul ARNmARNm 7MeGppp AAAAAAAAAAAAA..........

Translaie

Conformaia proteinei

7MeGppp AAAAAAAAAAAAA..........

Protein

Reglarea la nivel pretranscripional1. Modificarea histonelor:

-metilarea H3 (Lys4) expresie activ a genei-metilarea H3 (Lys9) atenuarea transcripiei-acetilarea histonelor relaxarea cromatinei, facilitareatranscripiei-dezacetilarea histonelor condensarea cromatinei,inactivarea transcripiei-fosforilarea H1 supracondensarea cromatinei-defosforilarea H1 decondensarea cromatinei

2. Metilarea ADN (insulele 5MeCpG, frecvent n promotor) inactivarea transcripiei.!!! Metilarea ADN dezacetilarea histonelor represiatranscripiei

3. Modificri n configuraia ADN:helixul B helix Z represie genic (excepie promotor)

Control pretranscripional

Controlul la distan a expresiei genice:!!! Organizarea funcional a cromozomilor ndomenii cromatidiene cu expresiei genicdiferite, evitnd efectul activator sau inhibitora Enhancerilor sau Silencerilor unei gene

asupra altor gene.

1) Efectul de poziie a genelor pe cromozom2) Reglarea coordonat a expresiei genelor(LCR- l ocus cont ro l region) Sac vitelin Ficat

Mduva roiea oaselor isplin

Control expresiei temporale i spaiale

ale genelor globinelor

crs.16

crs.11

7/29/2019 Controlul Expresiei

4/6

08.11.200

Exemplu metilare - demetilareReglarea la nivel transcripional

!!! Formarea complexului de iniiere atranscripiei:

!!! Interaciunea factorilor proteici trans-

reglatori cu secvenelecis-reglatoare ale

promotorului (selectarea promotorului la

genele cu mai muli promotori)

!!! Reglarea activitii ARN polimerazei:- direcionarea;- alegerea +1

- alegerea catenei transcrise

!!! Controlul ratei de transcripie

!!! Activarea genei prin inducie hormonal itransducie

7/29/2019 Controlul Expresiei

5/6

08.11.200

Factorii de translaie i mecanismul lor de aciune

Iniierea

eIF-2 - Activeaz complexul Met-ARNtmet

eIF-3 - Asigur unirea subunitii 40S la CAP-ul ARNm

eIF-4A- Recunoate CAP-ul i asigur denaturareapalindroamelordin secvena lider a ARNm

eIF-4B - Asigur stabilitatea moleculei ARNm i previneformarea buclelor

eIF-5 - Este o GTP-az ce asigur unirea subunitii 60S lacomplexul de iniiere

eIF-6 - Previne legarea prematur a subunitii 60S lasubunitatea 40S

Elongarea

eEF-1 - Asigur unirea aminoacil-ARNt la ribozom;

eEF-1 - Asigur hidroliza GTP;

eEF-2 - Asigur translocarea ribozomului;

Terminarea

Factorii de terminare sunt nc puin studiai laeucariote, dar mecanismul general este asemntorprocariotelor

RF-1 - Recunoate codonii STOP UAA i UAG

RF-2 - Recunoate codonii STOP UGA i UAA

RF-3 - Asigur specificitatea RF-1 i RF-2.

7/29/2019 Controlul Expresiei

6/6

08.11.200