Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Ген, участвующий в контроле экспрессии других генов
Gene involved in controlling expression of other genes
В генетике регуляторный ген, регулятор или регуляторный ген – это ген, участвующий в контроле экспрессии одного или нескольких других генов. Регуляторные последовательности, кодирующие регуляторные гены, часто расположены в 5'-конце (5') относительно сайта начала транскрипции гена, который они регулируют. Кроме того, эти последовательности могут также находиться в 3'-конце (3') относительно сайта начала транскрипции. В обоих случаях, независимо от того, расположена ли регуляторная последовательность перед (5') или после (3') регулируемого гена, она часто находится на расстоянии многих килобаз от сайта начала транскрипции. Регуляторный ген может кодировать белок или функционировать на уровне РНК, как в случае генов, кодирующих микроРНК. Примером регуляторного гена является ген, кодирующий репрессорный белок, который ингибирует активность оператора (ген, связывающий репрессорные белки, тем самым ингибируя трансляцию РНК в белок посредством РНК-полимеразы). У прокариот регуляторные гены часто кодируют репрессорные белки. Репрессорные белки связываются с операторами или промоторами, препятствуя транскрипции РНК РНК-полимеразой. Обычно они постоянно экспрессируются, поэтому в клетке всегда имеется запас молекул репрессора. Индукторы вызывают изменение конформации репрессорных белков или иным образом лишают их способности связывать ДНК, позволяя РНК-полимеразе продолжить транскрипцию. Регуляторные гены могут располагаться внутри оперона, рядом с ним или далеко от него. Другие регуляторные гены кодируют активаторные белки. Активатор связывается с участком на молекуле ДНК и вызывает увеличение транскрипции соседнего гена. У прокариот хорошо известен активаторный белок – активаторный белок, чувствительный к концентрации катехолитов (CAP), участвующий в положительном контроле lac-оперона. В регуляции экспрессии генов, изучаемой в эволюционной биологии развития (эво-дево), как активаторы, так и репрессоры играют важную роль. Регуляторные гены также могут быть описаны как положительные или отрицательные регуляторы, в зависимости от условий окружающей среды, окружающих клетку. Положительные регуляторы – это регуляторные элементы, которые обеспечивают связывание РНК-полимеразы с промоторной областью, тем самым позволяя происходить транскрипции. В отношении lac-оперона положительным регулятором является комплекс CRP-cAMP, который должен быть связан вблизи сайта начала транскрипции генов lac. Связывание этого положительного регулятора позволяет РНК-полимеразе успешно связываться с промотором последовательности генов lac, что способствует транскрипции генов lac: lacZ, lacY и lacA. Отрицательные регуляторы – это регуляторные элементы, которые препятствуют связыванию РНК-полимеразы с промоторной областью, тем самым подавляя транскрипцию. В отношении lac-оперона отрицательным регулятором является lac-репрессор, который связывается с промотором в том же месте, где обычно связывается РНК-полимераза. Связывание lac-репрессора с местом связывания РНК-полимеразы ингибирует транскрипцию генов lac. Только когда индуктор связан с lac-репрессором, место связывания становится свободным для РНК-полимеразы, чтобы осуществить транскрипцию генов lac.
In genetics, a regulator gene, regulator, or regulatory gene is a gene involved in controlling the expression of one or more other genes. Regulatory sequences, which encode regulatory genes, are often at the five prime end (5') to the start site of transcription of the gene they regulate. In addition, these sequences can also be found at the three prime end (3') to the transcription start site. In both cases, whether the regulatory sequence occurs before (5') or after (3') the gene it regulates, the sequence is often many kilobases away from the transcription start site. A regulator gene may encode a protein, or it may work at the level of RNA, as in the case of genes encoding microRNAs. An example of a regulator gene is a gene that codes for a repressor protein that inhibits the activity of an operator (a gene which binds repressor proteins thus inhibiting the translation of RNA to protein via RNA polymerase). In prokaryotes, regulator genes often code for repressor proteins. Repressor proteins bind to operators or promoters, preventing RNA polymerase from transcribing RNA. They are usually constantly expressed so the cell always has a supply of repressor molecules on hand. Inducers cause repressor proteins to change shape or otherwise become unable to bind DNA, allowing RNA polymerase to continue transcription. Regulator genes can be located within an operon, adjacent to it, or far away from it. Other regulatory genes code for activator proteins. An activator binds to a site on the DNA molecule and causes an increase in transcription of a nearby gene. In prokaryotes, a well known activator protein is the catabolite activator protein (CAP), involved in positive control of the lac operon. In the regulation of gene expression, studied in evolutionary developmental biology (evo devo), both activators and repressors play important roles. Regulatory genes can also be described as positive or negative regulators, based on the environmental conditions that surround the cell. Positive regulators are regulatory elements that permit RNA polymerase binding to the promoter region, thus allowing transcription to occur. In terms of the lac operon, the positive regulator would be the CRP cAMP complex that must be bound close to the site of the start of transcription of the lac genes. The binding of this positive regulator allows RNA polymerase to bind successfully to the promoter of the lac gene sequence which advances the transcription of lac genes; lac Z, lac Y, and lac A. Negative regulators are regulatory elements which obstruct the binding of RNA polymerase to the promoter region, thus repressing transcription. In terms of the lac operon, the negative regulator would be the lac repressor which binds to the promoter in the same site that RNA polymerase normally binds. The binding of the lac repressor to RNA polymerase's binding site inhibits the transcription of the lac genes. Only when an inducer is bound to the lac repressor will the binding site be free for RNA polymerase to carry out transcription of the lac genes.
Элементы генной регуляции
Промоторы расположены в начале гена и служат местом сборки транскрипционного аппарата, где начинается транскрипция гена. Усилители активируют промоторы в определенных местах, в определенное время и на определенном уровне, и их можно определить как «промоторы промоторов». Считается, что сайленсеры подавляют экспрессию генов в конкретных точках времени и в определенных местах. Изоляторы, также называемые граничными элементами, – это последовательности ДНК, которые создают цис-регуляторные границы, предотвращающие влияние регуляторных элементов одного гена на соседние гены. Общепринятая точка зрения заключается в том, что эти регуляторные элементы активируются путем связывания факторов транскрипции – белков, которые связываются со специфическими последовательностями ДНК и контролируют транскрипцию мРНК. Для активации одного регуляторного элемента может потребоваться связывание нескольких факторов транскрипции. Кроме того, другие белки, называемые кофакторами транскрипции, связываются с самими факторами транскрипции для регуляции транскрипции.
Promoters reside at the beginning of the gene and serve as the site where the transcription machinery assembles and transcription of the gene begins. Enhancers turn on the promoters at specific locations, times, and levels and can be simply defined as the “promoters of the promoter.” Silencers are thought to turn off gene expression at specific time points and locations. Insulators, also called boundary elements, are DNA sequences that create cis regulatory boundaries that prevent the regulatory elements of one gene from affecting neighboring genes. The general dogma is that these regulatory elements get activated by the binding of transcription factors, proteins that bind to specific DNA sequences, and control mRNA transcription. There could be several transcription factors that need to bind to one regulatory element in order to activate it. In addition, several other proteins, called transcription cofactors, bind to the transcription factors themselves to control transcription.
Отрицательные регуляторы
Отрицательные регуляторы подавляют транскрипцию или трансляцию. Примеры, такие как cFLIP, ингибируют механизмы гибели клеток, приводящие к патологическим заболеваниям, таким как рак, и, следовательно, играют важную роль в лекарственной устойчивости. Преодоление действия этих регуляторов является сложной задачей в терапии рака. К отрицательным регуляторам гибели клеток при раке относятся cFLIP, семейство Bcl2, Survivin, HSP, IAP, NFκB, Akt, mTOR и FADD.
Negative regulators act to prevent transcription or translation. Examples such as cFLIP suppress cell death mechanisms leading to pathological disorders like cancer, and thus play a crucial role in drug resistance. Circumvention of such actors is a challenge in cancer therapy. Negative regulators of cell death in cancer include cFLIP, Bcl2 family, Survivin, HSP, IAP, NF κB, Akt, mTOR, and FADD.
Филогенетический след
Филогенетическое выявление консервативных элементов – это метод, использующий множественные выравнивания последовательностей для определения участков, содержащих консервативные последовательности, такие как регуляторные элементы. Помимо множественных выравниваний последовательностей, для филогенетического выявления консервативных элементов необходимы статистические оценки частоты встречаемости консервативных и некосервативных последовательностей. Используя информацию, полученную из множественных выравниваний последовательностей и статистических оценок, можно идентифицировать наиболее консервативные мотивы в интересующих ортологических областях.
Phylogenetic footprinting is a technique that utilizes multiple sequence alignments to determine locations of conserved sequences such as regulatory elements. Along with multiple sequence alignments, phylogenetic footprinting also requires statistical rates of conserved and non conserved sequences. Using the information provided by multiple sequence alignments and statistical rates, one can identify the best conserved motifs in the orthologous regions of interest.