Клітини будь-якого еукаріотичного організму містять однакову генетичну інформацію, але під час їхнього розвитку вона реалізується вибірково. Одночасно усі гени, що є в геномі клітин, ніколи не «працюють», тобто активними усі гени водночас ніколи не бувають.
Зверни увагу!
Регуляція активності генів згідно з концепцією оперона характерна лише для генів, розташованих у мітохондріях і пластидах.
Система регуляції ядерних генів є набагато складнішою та різноманітнішою. На різних рівнях реалізації спадкової інформації можливі наступні види регуляції активності генів:
- на рівні хроматину;
- під час транскрипції; під час дозрівання та транспорту РНК;
- під час трансляції;
- після завершення трансляції (пост-трансляційна модифікація);
- за участі малих РНК.
Регуляція на рівні хроматину — може здійснюватися двома способами — структурним і хімічним. Структурна регуляція здійснюється за рахунок пакування певних ділянок ДНК за допомогою білків таким чином, щоб із них не можна було зчитати спадкову інформацію. Так, на хромосомах розрізняють гетерохроматинові (щільно упаковані) та еухроматинові (не щільно упаковані) ділянки. На еухроматинових ділянках транскипція можлива, а на гетерохроматинових — ні. На еухроматинових ділянках згрупована більша кількість кодуючих генів.
Регуляція роботи генів на рівні хроматину
Хімічна регуляція відбувається за рахунок модифікації деяких нуклеотидів у ланцюжках ДНК. Якщо до них приєднується метильний радикал ( ), то зчитування інформації з такої ділянки ДНК стає неможливим. Ще одним способом хімічної регуляції є ацетилювання білків - гістонів, навколо яких намотуються нитки ДНК в хромосомах. Наявність у них додаткової ацетильної групи також робить неможливим зчитування інформації з ділянки.
Регуляція на рівні транскрипції відбувається внаслідок взаємодії продуктів регуляторних генів (зазвичай білків) з певними структурами генів: промотором або регуляторними ділянками. Це дозволяє змінювати швидкість роботи генів або «вмикати» чи «вимикати» їх.
Регуляція під час дозрівання РНК та трансляції — після транскрипції відбувається процесинг (дозрівання РНК). Він відбувається в ядрі клітини, коли видаляються інтрони, а екзони комбінуються і з'єднуються один з одним. Під час процесингу відбуваються процеси вирізання інтронів, «зшивання» екзонів (сплайсинг) та додавання певних структур до початку і кінця молекули РНК.
Для більшості генів є можливим альтернативний сплайсинг — отримання кількох можливих варіантів РНК із синтезованої в ході транскрипції молекули. Регуляція під час трансляції відбувається переважно на етапі ініціації. В цей момент різні фактори можуть приєднуватися до мРНК і блокувати синтез білкової молекули, або, навпаки, розпочинати його.
Пост-трансляційна регуляція — це зміна білкової молекули після її утворення в процесі трансляції. Її здійснюють спеціальні білки. Наприклад, білки-шаперони формують просторову будову білка, модифікуючи його вторинну і третинну структури. Інші білки можуть додавати до молекули складних білків небілкову частину (наприклад, гем у молекулі гемоглобіну).
Регуляція за участі малих РНК (РНК-інтерференція) — механізм регуляції, що здійснюється за допомогою малих (\(20\) — \(25\) нуклеотидів) молекул РНК. Основними молекулами є маленькі ядерні РНК (мяРНК) та мікроРНК (мкРНК), які вже після транскрипції можуть вступати у взаємодію із комплементарними послідовностям іРНК та змінювати їхню активність.
Джерела:
Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти / В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський : Абетка, 2018. с. 164 - 165.
Джерела:
Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. загал. серед. освіти / К.М. Задорожний. — Харків: Ранок, 2018. с. 124 - 125.