КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Архитектура- (3434) Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Война- (14632) Високи технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) 1065) House- (47672) Журналистика и масови медии- (912) Изобретения- (14524) Чужди езици- (4268) Компютри- (17799) Изкуство- (1338) История- (13644) Компютри- (11121 ) Художествена литература (373) Култура- (8427) Лингвистика- (374 ) Медицина- (12668 ) Naukovedenie- (506) Образование- (11852) Защита на труда- ( 3308) Педагогика- (5571) P Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Олимпиада- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Инструменти- ( 1369) Програмиране- (2801) Производство- (97182) Промишленост- (8706) Психология- (18388) Земеделие- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строителство- (4793) Търговия- (5050) Транспорт- (2929) Туризъм- (1568) Физика- (3942) ) Химия- (22929 ) Екология- (12095) Икономика- (9961) Електроника- (8441) Електротехника- (4623) Енергетика- (12629 )

Регулиране на протеиновия синтез




Вижте също:
  1. СЪСТАВ НА АМИНО КИСЕЛИНА НА ПРОТЕИНИ
  2. Протеинова диета
  3. Протеинови концентрати от бактерии.
  4. Б. свръхекспресия на протеините
  5. Възможността за синтез на формиращите и културните (цивилизационни) подходи: концепцията за В.Д. Zhigunina
  6. Ще действат ли регулации
  7. Изолиране на протеини и установяване на тяхната хомогенност.
  8. ХОРОНАЛНО РЕГУЛИРАНЕ НА ЕНЕРГИЙНИЯ МЕТАБОЛИЗЪМ.
  9. Хуморна регулация
  10. ЧОВЕШКА ДЕЙНОСТ И ПОВЕДЕНИЕ. МОТИВАЦИЯ И ПСИХИЧЕСКО РЕГУЛИРАНЕ НА ПОВЕДЕНИЕ
  11. Законът за единството на анализа и синтеза
  12. Промяна на протеина

Изходните материали за формулиране на хипотеза за механизма на регулиране на протеиновия синтез са наблюдения на индуцирането и потискането на ензимите в бактериалните клетки.

Концентрацията на някои бактериални ензими се увеличава с добавянето на субстрати на тези ензими към хранителната среда.

Това явление се нарича индукция на ензими и вещества, които индуцират синтеза на ензими, наречени индуктори. Индуцираният синтез на ензимните молекули започва след 1-2 минути. след добавяне на индуктор. Ако индукторът бъде отстранен, тогава синтезата спира след около същото време.

От друга страна, концентрацията на някои ензими може да намалее в резултат на спирането на техния синтез в присъствието в средата на крайните реакционни продукти, катализирани от тези ензими. Това явление започва да се нарича репресия на ензими, а веществата, причиняващи репресиите, се наричат ​​репресивни.

Молекулярните и генетични механизми на индуциране и потискане на ензимите са изяснени в голяма степен чрез изследванията на Яков, Монод и техните служители. Според Якоб и Монод в генетичния апарат на клетката трябва да се прави разлика между общностите на структурните гени, наречени оперони, всеки от които е отговорен за взаимосвързания синтез на редица специфични протеини. Активността на структурните гени се контролира от генен оператор, който или разрешава или забранява образуването на тРНК върху структурни гени. Генно-операторът граничи с областта на ДНК, към която е прикрепена ДНК-зависимата РНК полимераза, която продуцира mRNA съвкупността. Този регион се нарича промотор, а целият набор от описани ДНК области (промотор, оператор, структурни гени и съседен регион на терминиране) се нарича транскрипт.

Функцията на генен оператор се контролира от регулаторен ген, който е изолиран пространствено от него, който транскрибира тРНК, необходима за синтеза на репресорния протеин върху рибозоми. Репресорният протеин може специфично да се свърже с генен оператор, като по този начин регулира естеството на неговите ефекти върху структурните гени.

Репресорният протеин има свързващи места за индуктора и копресор. Тези корепсори и индуктори чрез репресорния белтък показват необходимостта от увеличаване или отслабване на синтеза на протеини в клетката.

Съгласно хипотезата на Якоб и Моно, ако има ензимно-индуцираща система, репресорната молекула в отсъствието на индуктор образува специфичен комплекс с генен оператор, който предотвратява синтеза на РНК върху структурни гени или в резултат на невъзможността за свързване на ДНК-зависима РНК полимераза към промотора, или в резултат на невъзможността за движение на ензима по дължината на ДНК веригата. Нарушаването на синтеза на р-РНК блокира образуването на съответния ензимен протеин на рибозома.



Ако молекулите на репресорния протеин са свързани с индукторните молекули, тогава полученият неактивен редуктор-индуциращ комплекс вече не може да взаимодейства с генен оператор. Това води до активиране на транскрипцията на структурни гени, синтеза на съответната i-РНК и последващия синтез върху рибозомата на ензимите. Взаимодействието на индуктора с репресора е обратимо и поради това отстраняването на индуктора или разпадането на индуктора на репресора-комплекс възстановява активността на репресора.

Хипотезата на Джейкъб и Моно също обяснява потискането на ензимите от крайните продукти на реакцията, катализирана от тези ензими. В този случай се счита, че в такива системи репресорната молекула в свободното състояние не е много активна и не е способна да потиска транскрипцията на структурния ген. Тази способност се появява след образуването на активния комплекс на репресорния протеин с крайния метаболит, наречен коприпресор. Компресионният корепресор активен комплекс се свързва с генен оператор, което води до блокиране на транскрипцията на структурния ген и биосинтезата на съответния ензимен протеин.

Значително място в регулирането на транскрипцията се дава на положителните регулатори, които помагат на РНК полимеразата да задейства транскрипцията. Тази роля на положителен регулатор се приписва на c-AMP и специален протеинов активатор на катаболитния ген (LHC). C-AMP-BAK комплексът, свързващ промотора, улеснява транскрипцията на структурните гени към ензима. Факторите, които инхибират образуването на c-AMP в клетката и сложния c-AMP-BAK, допринасят за репресията, т.е. преписка на потисничество.

Гените, които съставят този оперон, се активират или репресират едновременно.

Моделът на генно регулиране в клетките на силно организираните организми е много по-сложен.

При еукариотите ДНК се свързва с протеини, основните протеини на хистони, нехистонови кисели протеини, фосфопротеини и РНК, образувайки нуклеопротеинов комплекс, наречен хроматин. Счита се, че свързването на определени участъци от ДНК с хистони, носещи положителен заряд, предотвратява тяхната транскрипция чрез РНК полимераза. Нехистоновите киселинни протеини с голям отрицателен заряд предотвратяват инхибирането на синтеза на i-RNA от хистони. Те се считат за специфични позитивни транскрипционни регулатори, тъй като те улесняват транскрипцията в мястото на свързване към ДНК.

Хистоните могат да загубят своите инхибиращи способности в резултат на тяхната химическа модификация, по-специално фосфорилирането, дължащо се на АТР под въздействието на протеин киназните ензими, както и в резултат на ацетилиране и метилиране. Фосфорилирането на киселинните протеини, напротив, повишава техния положителен ефект върху транскрипцията.

В еукариотите бяха изолирани и характеризирани пет регулаторни протеина, които се наричат ​​транскрипционни фактори (А, В, D, Е, F). Също така е изследвана група протеини на активатор на транскрипцията.

Следователно регулирането на транскрипционния процес може да се извърши: а) чрез наличието на допълнителни регулаторни протеини; б) локализирането на ДНК-свързващите протеини в хроматина; в) протеин киназна активност. Последният се активира от цикличен AMP, чието количество в клетката може да се промени под въздействието на хормони.

Стероидните хормони упражняват действието си на геномно ниво. Молекулите на ядрената РНК с ниско молекулно тегло, разположени в ядрото под формата на RNP, също имат регулиращ ефект върху транскрипцията. Предполага се, че такъв рибонуклеопротеин може да взаимодейства допълнително с транскрипта и селективно да включва транскрипцията на гени.

Регулирането на протеиновия синтез на нивото на транслация е възможно чрез действието на регулатори върху протеинови фактори, които контролират инициирането, удължаването и прекратяването на транслацията в рибозоми и на различни функционални места на рибозомата.

Предполага се (GP Георгиев), че структурата на транскрипцията в клетките на еукариотите е предимно заета от сектора, който изпълнява служебни функции (контролна зона), докато по-малката част принадлежи към структурните гени. Ако последната зона кодира протеини, тогава първата зона взаимодейства с регулаторните протеини и чрез този механизъм контролира транскрипцията на структурните гени.

Смята се, че такава транскриптна структура разширява възможностите за генно регулиране, тъй като една транскрипт може да бъде контролирана от различни регулаторни протеини, а от друга страна, един регулаторен протеин може едновременно да регулира функцията на няколко транскрипта с обща контролна област.

Трябва да се потвърди, че механизмът на генно регулиране, включително гените, свързани с процеса на индуциране и потискане на ензимните системи във висшите организми, остава до голяма степен неясен.

Описаната молекулна система за регулиране на протеиновия синтез естествено е само част от сложната система за регулиране на биосинтеза на протеини на сложни организми. В тялото регулирането се осъществява не само на нивото на макромолекулите, но и на нивото на субцелекулните структури (образуване на полизоми, ролята на мембраните), на клетъчно ниво (ядрено-цитоплазмените връзки), на органите и организмите (невромуторна регулация).

Процесът на биосинтеза на протеини може да бъде повлиян от външни фактори. Бяха разработени редица фармацевтични препарати като регулатори на протеиновия синтез. Сред индукторите, които подобряват протеиновия синтез, е необходимо да се назоват анаболни стероиди (метандростенол, феноболин, ретаболил), инсулин и от нехормонален - калиев оротат, инозин. По-широка група лекарства, които имат инхибиторен ефект върху протеиновия синтез, се отличават:

1) инхибитори на транскрипцията (алфа-аманитин, рифамицин антибиотици, актиномицин D, олимомицин, дактиномицин, винбластин и винкристин алкалоиди, както и 5'-флуороурацил);

2) инхибитори на обработката и транспортирането на i-RNA (cordycetin);

3) инхибитори на транслацията (хлорамфениколови антибиотици, линкомицин, еритромицин, тетрациклини, стрептомицин, пуромицин).