Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
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.
Segment of nucleic acid that affects the expression of associated genes
A regulatory sequence is a segment of a nucleic acid molecule which is capable of increasing or decreasing the expression of specific genes within an organism. Regulation of gene expression is an essential feature of all living organisms and viruses.
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.
In DNA, regulation of gene expression normally happens at the level of RNA biosynthesis (transcription). It is accomplished through the sequence specific binding of proteins (transcription factors) that activate or inhibit transcription. Transcription factors may act as activators, repressors, or both. Repressors often act by preventing RNA polymerase from forming a productive complex with the transcriptional initiation region (promoter), while activators facilitate formation of a productive complex. Furthermore, DNA motifs have been shown to be predictive of epigenomic modifications, suggesting that transcription factors play a role in regulating the epigenome. In RNA, regulation may occur at the level of protein biosynthesis (translation), RNA cleavage, RNA splicing, or transcriptional termination. Regulatory sequences are frequently associated with messenger RNA (mRNA) molecules, where they are used to control mRNA biogenesis or translation. A variety of biological molecules may bind to the RNA to accomplish this regulation, including proteins (e. g., translational repressors and splicing factors), other RNA molecules (e. g., miRNA) and small molecules, in the case of riboswitches.
Белсенділендіру және іске асыру
Реттеуші ДНК тізбегі белсендірілмесе, реттеу жұмысын атқармайды. Әртүрлі реттеуші тізбектер белсендіріліп, одан кейін әртүрлі механизмдер арқылы реттеуді іске асырады.
A regulatory DNA sequence does not regulate unless it is activated. Different regulatory sequences are activated and then implement their regulation by different mechanisms.
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.
Expression of genes in mammals can be upregulated when signals are transmitted to the promoters associated with the genes. Cis regulatory DNA sequences that are located in DNA regions distant from the promoters of genes can have very large effects on gene expression, with some genes undergoing up to 100 fold increased expression due to such a cis regulatory sequence. These cis regulatory sequences include enhancers, silencers, insulators and tethering elements. Among this constellation of sequences, enhancers and their associated transcription factor proteins have a leading role in the regulation of gene expression. Enhancers are sequences of the genome that are major gene regulatory elements. Enhancers control cell type specific gene expression programs, most often by looping through long distances to come in physical proximity with the promoters of their target genes. In a study of brain cortical neurons, 24,937 loops were found, bringing enhancers to promoters. Several cell function specific transcription factor proteins (in 2018 Lambert et al. indicated there were about 1,600 transcription factors in a human cell) generally bind to specific motifs on an enhancer and a small combination of these enhancer bound transcription factors, when brought close to a promoter by a DNA loop, govern the level of transcription of the target gene. Mediator (coactivator) (a complex usually consisting of about 26 proteins in an interacting structure) communicates regulatory signals from enhancer DNA bound transcription factors directly to the RNA polymerase II (RNAP II) enzyme bound to the promoter. Enhancers, when active, are generally transcribed from both strands of DNA with RNA polymerases acting in two different directions, producing two eRNAs as illustrated in the Figure. An inactive enhancer may be bound by an inactive transcription factor. Phosphorylation of the transcription factor may activate it and that activated transcription factor may then activate the enhancer to which it is bound (see small red star representing phosphorylation of a transcription factor bound to an enhancer in the illustration). An activated enhancer begins transcription of its RNA before activating a promoter to initiate transcription of messenger RNA from its target gene.