Регуляция активности генов.

За последние 30 лет генетические исследования сильно продвинулись вперед, и на многие фундаментальные вопросы ответы уже получены. Самые главные достижения - это, несомненно, открытие структуры ДНК и расшифровка генетического кода. Эти два открытия вдохновили других ученых и побудили их попытаться глубже проникнуть в тайны молекулярной генетики. Большая часть неразрешенных проблем, стоящих перед молекулярными генетиками, связана с механизмами, которые регулируют активность генов, участвующих в процессах метаболизма, развития и дифференцировки.

Классической генетикой установлено, что все соматические клетки организма несут один и тот же набор генов, т. е. содержат одинаковое число хромосом, несущих одни и те же аллели. И тем не менее клетки многоклеточного организма очень разнообразны по структуре и функциям. Даже в одной и той же клетке скорость синтеза белковых молекул может варьировать в зависимости от обстоятельств и потребностей. Данные о механизмах, регулирующих активность генов в клетке, были впервые получены при изучении регуляции синтеза ферментов у E. coli.

В 1961 г. Жакоб и Моно провели ряд экспериментов, желая понять природу индукции синтеза ферментов у Е. соli. Полагают, что в клетках Е. сoli синтезируется около 800 ферментов. Синтез некоторых из них происходит непрерывное и их называют конститутивными ферментами; Другие же образуются только в присутствии надлежащего индуктора, который может и не быть субстратом данного фермента. Такие ферменты, примером которых служит ? - галактозидаза, называют индуцибельными ферментами.

Е. coli быстро растет на культуральной среде, содержащей глюкозу. При перенесении клеток на среду, содержащую вместо, глюкозы лактозу, рост начинается не сразу, а после короткой задержки, но затем идет с такой же скоростью, как и на среде с глюкозой. Проведенные исследования показали, что для роста на лактозной среде необходимо наличие двух веществ, которые Е. соli обычно не синтезирует: ? -галактозидазы, гидролизующей лактозу до глюкозы и галактозы, и лактозопермеазы, делающей клетку способной быстро поглощать лактозу из среды. Это служит примером того, как изменение в условиях среды - замена глюкозы лактозой - индуцирует, синтез определенного фермента.

Другие эксперименты с Е.cоli показали, что высокое содержание в среде аминокислоты триптофана подавляет выработку триптофансинтетазы - фермента, необходимого для синтеза триптофана. Синтез ?-галактозидазы служит примером индукции, а подавление синтеза триптофансинтетазы – примером репрессии фермента. На основании этих наблюдений Жакоб и Моно предложили механизм, объясняющий индукцию и репрессию, - механизм "включения" и «выключения» генов.

Продать ссылки с главных страниц для раскрутки сайта в Yandex