reglarea exprimarii genelor la eucariote

8/8/2019 Reglarea Exprimarii Genelor La Eucariote

1/6


2/6

nonhistonice ndeplinesc rolul unor activatori specifici ai genelor asigurnd transcrierea

difereniat a genelor , ele interacionnd cu histonele pe care le ndeprteaz de la nivelul

genelor ce rmeaz a fi transcrise.

Reglarea transcrierii genelor la eucariote se mai poate realiza i prin procesul de

metilare al ADN. Astfel, imediat dup replicare, o parte din bazele azotate (n special

citozina) sufer un proces de metilare (prin intervenia unei metil transferaze). Gradul demetilare al citozinei variaz n funcie de specie. Astfel, la mamifere de exemplu, 70 % din

ADN este metilat.. S- a constatat c ADN-ul genelor inactivate este mai puternic metilat dect

cel al genelor active. Metilarea citozinei poate marca macromolecula de ADN n mod stabil, el

fiind transmis celulelor fiice la fiecare diviziune i poate ndeplini funcii multiple, incluznd

meninerea structurii cromosomului, controlul transcripiei, transformarea oncogenic etc.

Metilarea unor anumite secvene de ADN este asociat cu inhibiia transcripiei, genele

respective fiind ns inactivate n mod reversibil.

2. R eglajul genetic la nivelul maturrii ARNm. Acest tip de reglare funcioneaz n procesul de

maturare al ARNm. Dou evenimente reglatoare exemplific acest nivel de reglare: alegerea

situsului de poliadenilare (adugarea cozii poliA) i a celui de eliminare a intronilor i

asamblare a exonilor.

Datorit structurii discontinue a genelor (exoni + introni), se sintetizeaz ARNm precursor

(premesager) ce conine att secvene informaionale ct i secvene non-informaionale.

Prelucrarea acestei molecule (splicing) pentru a obine ARNm matur, funcional presupune

parcurgerea mai multor etape n care sunt implicate molecule de ARNsn precum i anumii

factori proteici.

S-a evideniat faptul c n anumite situaii prelucrarea ARNm se poate realiza ntr-o asemenea

manier nct permite o asortare variat a ezonilor din aceeai gen, proces denumit prelucrare

alternativ (alternative splicing).

3. Reglajul genetic la nivelul transportului ARNm n citoplasm. Odat prelucrat, ARNm

migreaz din nucleu n citoplasm, la nivelul porilor din membrana nuclear. Cercetrile au artat c

numai o mic parte din ARNm sintetizat n nucleu, migreaz n citoplasm, cea mai mare parte dinARNm fiind degradat n nucleu cu ajutorul unor enzime. Reglajul genetic este acela care decide ce

secvene de ARNm vor fi degradate n nucleu i care vor fi exportate n citoplasm, acolo unde se

realizeaz sinteza proteic. Este vorba de enzime diferite ce opereaz n tipuri variate de celule, fapt ce

determin ce sinteze proteice caracteristice vor realiza celulele respective.

4. Reglajul genetic la nivelul translaiei mesajului genetic. Const n faptul c nu toate moleculele

de ARNm matur migrate n citoplasm vor fi utilizate n procesul sintezei proteice.2


3/6


4/6

Astfel, organismul femel poate fi considerat ca fiind un mozaic de clone celulare, fenomenul

fiind evident n cazul unor gene mutante localizate pe cromosomul X:

n cazul unor celule gena mutant se manifest fenotipic, n timp ce n altele nu (cele ce conin

cromosomul X heterocromatinizat).

Un exemplu este cel al pisicilor calico la care femelele au blana cu pete galbene i negre,

fiind heterozigote (Cy/CB), genele pentru culoarea blnii fiind localizate pe cromosomii X.In cursul dezvoltrii ontogenetice n unele celule este inactivat cromosomul X pe care se gsete gena

Cy n timp ce n alte celule se inactiveaz cromosomul X ce conine gena CB.

Rezultatul este apariia unor pisici cu blana cu pete galbene i negre. La masculi, din cauz c exist

un singur cromosom X, fenomenul nu se realizeaz, ei fiind fie complet negri fie galbeni

Exemplul de mai sus este un tip de Reglare pe termen lung care se realizeaz prin

heterocromatinizarea sau condensarea mai pronunat a cromatinei ceea ce conduce la o reducere sauchiar o blocare a funcionrii ADN ca matri pentru sinteza ARN.

Heterocromatina, puternic condensat, este prezent mai ales n celulele nalt difereniate care

sintetizeaz foarte puine proteine comparativ cu celulele nedifereniate.

De exemplu, n leucocitele normale apar mase mari de heterocromatin sub forma unor blocuri

puternic condensate la periferia nucleului, n timp ce n cazul leucemiilor aceste aspecte sunt absente,

celulele trecnd n starea nedifereniat cu sinteze proteice intense i capabile de diviziuni celulare

rapide.

Heterocromatinizarea poate avea loc la nivelul unor segmente cromosomale, a unor cromosomi

ntregi (X de la femelele de mamifere) i chiar a ntregului genom (ex. La Planococcus citri), cnd

cromosomii de origine patern sunt inactivi, formarea spermatozoizilor realizndu-se n urma

diviziunii mitotice, ei fiind de 2 tipuri: unii funcionali i alii nefuncionali (conin cromosomii paterni

inactivi).

4


5/6

Un alt aspect al reglajului genetic s-a identificat odat cu descoperirea genelor cu

structur discontinu de la eucariote. n acest caz, ntr-o prim etap este sintetizat un ARNm

primar (ARN premesager) care conine mai muli exoni i introni dup care, prin prelucrarea sa se

poate forma ARNm matur care include toi exonii sau numai o parte dintre ei, proteinele rezultate fiind

evident diferite (ex. Cazul formrii anticorpilor).

Citodiferenierea

Procesul de difereniere celular sau citodifereniere este specific organismelor eucariote

pluricelulare, el referindu-se la modificrile structurale i funcionale pe care le sufer celulele ce

rezult (n urma unor diviziuni mitotice repetate) din celula-ou sau zigot.

La organismele eucariote, coninutul n ADN este acelai, indiferent de tipul celular, ceea ce nseamn

c diferenierea celular i dezvoltarea organismului reprezint rezultatul unei cascade de evenimente

programate genetic ce determin activarea sau represia genelor.Studiile efectuate asupra dezvoltrii ontogenetice la Drosophila melanogaster i la nematodul

Caenorhabditis elegans au permis elucidarea unor aspecte legate de genetica dezvoltrii.

Fenomenul diferenierii celulare se realizeaz ntr-o ordine cronologic strict, dup un

program extrem de riguros a crui nerespectare conduce la modificri anormale ale organismului.

De exemplu, la om unde exist aproximativ 1013 celule, n cursul dezvoltrii ontogenetice are

loc diferenierea a peste 150 tipuri diferite de celule, deosebite ca form, mrime, structur sau funcie.

Studiul diferenierii celulare la mamifere este dificil, motiv pentru care cercettorii au ales un

sistem model la care dezvoltarea embrionar s poat fi urmrit cu uurin.

5

Acesta este cazul dezvoltrii embrionare laDrosophila

melanogaster, avantajele alegerii datorndu-se urmtoarelor

caracteristici:

genom de dimensiuni mici

numr mic de cromosomi (patru perechi) i existena

cromosomilor politeni prezint mai multe stadii larvare, dezvoltarea fiind

prin metamorfoz (ou-larv-pup-adult), ntregul

proces de metamorfoz (dezvoltarea de la ou la

adult) dureaz aproximativ nou zile.


6/6

Reglarea procesului de citodifereniere, aceasta se realizeaz la niveluri diferite:

la nivelul cantitii de ADN i a replicrii materialului genetic, al transcrierii i traducerii la

nivel cromosomal sau al ntregului genom.

Astfel, dei se consider c toate celulele unui organism conin aceeai cantitate de ADN, s-a dovedit

c exist unele variaii ce se datoreaz unor procese de replicare difereniat:

suprareplicare a anumitor regiuni cromosomale i subreplicarea altora (mai ales a regiunilorheterocromatice).

De exemplu, la plante exist diferene ntre cantitatea de ADN din meristeme i cea din diferite

organe: la nivelul celulelor meristematice cantitatea de ADN este mai mic n timp ce n alte organe,

cum sunt cotiledoanele care sunt alctuite din celule nalt difereniate, cantitatea de ADN este mai

mare.

In aceea ce privete genele implicate n controlul dezvoltrii la D.melanogaster, acestea au fost

identificate i studiate pe baza mutaiilor produse la nivelul lor, care au condus fie la apariia unor

structuri anormale fie la moartea organismului.

Aceste gene pot fi incluse n cel puin trei grupuri

- gene de origine matern: se exprim n cursul ovogenezei i sunt responsabile de gradientul

de proteine ce apare la nivelul oului i care sunt implicate organizarea spaial a embrionului

timpuriu

- gene de segmentare: sunt exprimate dup fecundare la nivelul zigotului i determin numrul

i organizarea segmentelor corpului.

- genele homeotice: se exprim dup genele segmentare i determin identitatea fiecrui

segment individual.

6

reglarea exprimarii genelor la eucariote

Documents