Кіріспе

Гендердің экспрессиясына әсер ететін нуклеин қышқылының сегменті. Регуляторлық тізбек – организмдегі белгілі бір гендердің экспрессиясын жоғарылатуға немесе төмендетуге қабілетті нуклеин қышқылы молекуласының бөлігі. Гендік экспрессияны реттеу – барлық тірі организмдер мен вирустардың қажетті қасиеті.

Сипаттама

ДНҚ-да гендік экспрессияны реттеу әдетте РНҚ биосинтезі (транскрипция) деңгейінде жүзеге асады. Бұл транскрипцияны белсендіретін немесе тежейтін белоктардың (транскрипция факторларының) тізбекке қатысты байланысуы арқылы іске асырылады. Транскрипция факторлары активатор, репрессор немесе олардың екеуі де бола алады. Репрессорлар көбінесе РНК полимеразаның транскрипцияны бастау аймағымен (промотормен) өнімді кешен құруына кедергі келтіреді, ал активаторлар мұндай кешеннің қалыптасуын жеңілдетеді. Сонымен қатар, ДНҚ мотивтері эпигеномдық өзгерістерді болжауға мүмкіндік береді, бұл транскрипция факторларының эпигеномды реттеуде маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. РНҚ-да реттеу ақуыз биосинтезі (аударма), РНҚ кесілуі, РНҚ тігілуі немесе транскрипция тоқтату деңгейінде болуы мүмкін. Регуляторлық тізбектер көбінесе хабаршы РНҚ (мРНК) молекулаларымен байланысты болады, онда олар мРНК биогенезін немесе аудармасын бақылау үшін қолданылады. Бұл реттеуді жүзеге асыру үшін РНҚ-ға әртүрлі биологиялық молекулалар байланысуы мүмкін, олардың ішінде ақуыздар (мысалы, аудармалық репрессорлар және тігілу факторлары), басқа РНҚ молекулалары (мысалы, миРНК) және рибосвитчтердегідей кіші молекулалар бар.

Белсенділендіру және іске асыру

Реттеуші ДНК тізбегі белсендірілмесе, реттеу жұмысын атқармайды. Әртүрлі реттеуші тізбектер белсендіріліп, одан кейін әртүрлі механизмдер арқылы реттеуді іске асырады.

Enhancer-ді іске қосу және іске асыру

Сүтқоректілерде гендерге сигналдар жіберілген кезде гендердің экспрессиясы жоғарылатылуы мүмкін. Гендердің промоторларынан қашықта орналасқан ДНК аймақтарындағы цис-реттегіш ДНК тізбектері ген экспрессиясына өте зор әсер ете алады, кейбір гендер мұндай цис-реттегіш тізбектердің әсерінен 100 есеге дейін экспрессиясы артады. Бұл цис-реттегіш тізбектерге күшейткіштер, басушылар, оқшаулағыштар және байланыстыру элементтері кіреді. Осы тізбектердің жиынтығында ген экспрессиясын реттеуде күшейткіштер мен олармен байланысты транскрипция факторларының ақуыздары басты рөл атқарады. Күшейткіштер – геннің маңызды реттегіш элементтері болып табылатын геном тізбектері. Күшейткіштер жасуша типіне тән ген экспрессия бағдарламаларын бақылайды, көбінесе олардың мақсатты гендерінің промоторларымен физикалық жақындыққа келу үшін ұзақ қашықтықты «өтпелі» (looping) арқылы қамтамасыз етеді. Ми қабығы нейрондарының зерттеуінде 24 937 «өтпелі» цикл табылды, олар күшейткіштерді промоторларға жақындатады. Бірнеше жасуша функциясына тән транскрипция факторларының ақуыздары (2018 жылы Lambert et al. көрсеткендей, адам жасушасында шамамен 1600 транскрипция факторы бар) әдетте күшейткіштегі белгілі мотивтерге байланысады және осы күшейткішке байланысқан транскрипция факторларының шағын комбинациясы, ДНК «өтпелі» циклы арқылы промоторға жақын келтірілгенде, мақсатты геннің транскрипция деңгейін реттейді. Медиатор (коактиватор) (әдетте өзара әрекеттесетін құрылымдағы шамамен 26 ақуыздан тұратын кешен) ДНК-ға байланысқан транскрипция факторларынан реттегіш сигналды тікелей РНК-полимераза II (РНКП II) ферментіне, промоторға байланысқан күйінде жеткізеді. Күшейткіштер белсенді болғанда, әдетте, екі ДНК тізбегінен, екі бағытта әрекет ететін РНК полимеразалармен транскрипцияланады, нәтижесінде суретте көрсетілгендей екі eRNA пайда болады. Белсенді емес күшейткіш белсенді емес транскрипция факторымен байланысуы мүмкін. Транскрипция факторының фосфорилирленуі оны белсендіре алады, ал белсендірілген транскрипция факторы оған байланысқан күшейткішті белсендіре алады (суретте күшейткішке байланысқан транскрипция факторының фосфорилирленуін көрсететін кішкентай қызыл жұлдызды қараңыз). Белсенділенген күшейткіш өзінің РНК-сының транскрипциясын бастайды, содан кейін промоторды белсендіре отырып, оның мақсатты генінен хабаршы РНК-ның транскрипциясын бастайды.