Група науковців довела, що восьминоги та інші головоногі молюски здатні редагувати власну іРНК для регуляції синтезу білків, не змінюючи самих генів. У такий б відбуваються швидка модифікація білків і зміна їхніх функцій, що забезпечує пластичність поведінки. А що таке гени і як регулюється їхня активність?
ЗМІСТ
Як організована діяльність генів?
ГЕН (від грец. genos — рід, походження) — це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК. Зазначимо, що є група неклітинних форм життя, в яких генетична інформація записана на РНК. Це РНК-вмісні віруси й віроїди.
Кожен ген містить кодувальну послідовність, де записана інформація про продукт, та певний набір регуляторних елементів, що контролюють його діяльність. Регуляторні послідовності можуть перебувати як у безпосередній близькості від кодувальної послідовності нуклеотидів (наприклад, промотори — ділянки, з яких починається транскрипція), так і на відстані (наприклад, енхансери — ділянки, що посилюють транскрипцію).
Накопичені знання про гени зумовлюють існування декількох варіантів класифікації. За розташуванням у клітинах виокремлюють ядерні гени й цитоплазматичні гени (розташовані в мітохондріях і хлоропластах).
За функціональним значенням гени поділяють на структурні й регуляторні. Структурні гени кодують білок або РНК, а регуляторні визначають початок, швидкість й послідовність процесів синтезу РНК на матриці ДНК. Розміри регуляторних генів, як правило, незначні — кілька десятків пар нуклеотидів, структурних — сотні й тисячі нуклеотидів.
За функціональним продуктом експресії виокремлюють білкові гени і РНК-гени. Білкові гени містять інформацію про первинну структуру білка, для біосинтезу на основі цих генів утворюються іРНК(або матричні мРНК). РНК-гени кодують велику кількість різних видів РНК, які не піддаються трансляції. Це транспортні РНК (тРНК), рибосомні РНК (рРНК), маленькі ядерні РНК (мяРНК), мікро-РНК (мкРНК).
За активністю розрізняють конститутивні й неконститутивні гени. Конститутивні гени — це гени, що є постійно активними, через те що білки, які ними кодуються, необхідні для постійної клітинної діяльності. Ці гени забезпечують синтез білків, ферментів і не потребують спеціальної регуляції. У багатоклітинних еукаріотів їх ще називають «генами домашнього господарства». Неконститутивні гени — це гени, які стають активними лише тоді, коли білок, який вони кодують, потрібний клітині. Вони регулюються клітиною або організмом і за участі кодованих білків забезпечують диференціацію клітин. Ці гени у клітинах еукаріотів називають «генами розкоші».
Отже, гени — це не тільки ділянки ДНК, що містять певну інформацію, а й система елементів, що забезпечує експресію цієї інформації.
Яке значення має регуляція активності генів для клітин?
РЕГУЛЯЦІЯ АКТИВНОСТІ ГЕНІВ — це складна сукупність молекулярних механізмів, завдяки яким клітини можуть збільшувати або зменшувати кількість функціональних продуктів експресії певних генів у відповідь на зміну зовнішніх умов. Життя будь-якої клітини визначається сукупністю її генів. Завдяки генам здійснюється будь-який прояв та будь-які зміни життєдіяльності на впливи чинників середовища. Клітина живе в змінних умовах середовища і має реагувати на ці впливи змінами своїх біохімічних процесів. Саме регуляція активності генів і забезпечує цю мінливість клітин без змін генотипу. А це, в свою чергу, зумовлює гнучкість властивостей живих систем і можливість пристосування до зміни умов середовища. Існує навіть наука про такі механізми — епігенетика.
Епігенетика — наука, що вивчає зміни експресії генів, що зумовлені механізмами, не пов'язаними зі змінами послідовності нуклеотидів ДНК. Такі зміни можуть залишатися видимими впродовж декількох клітинних поколінь або навіть кількох поколінь живих організмів. Якщо генетика вивчає процеси, що ведуть до змін у генах організмів, то епігенетика досліджує зміни активності генів, за яких структура ДНК залишається незмінною. Епігенетика вивчає процеси, що активують або пригнічують активність генів у відповідь на приймання їжі, фізичне навантаження, стрес тощо.
Вперше механізми зміни активності генів пояснили французькі науковці Ф. Жакоб і Ж. Моно у 1961 р. Вони запропонували концепцію оперона, згідно з якою на активність структурних генів у прокаріотичних клітинах впливає регуляторний ген, що відповідає за синтез регуляторних білків (іл. 94). Ці білки блокують транскрипцію, але з появою в клітині певного субстрату (наприклад, молочного цукру — лактози) вони інактивуються, що уможливлює транскрипцію й утворення функціонального продукту. Цим продуктом є ферменти, що розщеплюють лактозу й сприяють її засвоєнню.
Объяснение:
