Лекарственная регуляция транскрипции

Ингибирование

1. Гетероциклические соединения доксорубицин, дауномицини актиномицин D обладают способностью интеркалировать (встраиваться между нитей молекулы ДНК) между двумя соседними парами оснований Г-Ц. В результате возникает препятствие для движения РНК-полимеразы ("заедание молнии") и остановка транскрипции.

2. Рифампицинсвязывается с β-субъединицей РНК-полимеразы прокариот и ингибирует ее. Благодаря такой избирательности действия рифампицин действует только на бактерии и является препаратом для лечения туберкулеза.

3. α-Аманитин, октапептид бледной поганки (Amanita phalloides) блокирует РНК-полимеразу II эукариот и предотвращает продукцию мРНК.

Активация

Активация транскрипции используется в клинике намного реже и заключается в применении аналогов стероидных гормонов для достижения анаболического эффекта в органе-мишени.

Регуляция синтеза белков в клетках эукариот сложнее: не характерна прямая субстратная регуляция, так как опероны ( транскриптоны) имеют обширные регуляторные зоны; структурные гены разбросаны по геному; в ядрах дифференцированных клеток эукариот большинство генов находится в репрессированном состоянии; все структурные гены делят уэукариот на три группы - гены, функционирующие во всех клетках организма, в тканях одного типа, в специализированных клетках одного типа; пространственное разделение процессов - транскрипция в ядре, трансляция в рибосомах.

Регуляция биосинтеза белка уэукариот происходит на всех уровнях матричных биосинтезов.

1. На уровне генов:

ü Репрессия генов: Стойкая репрессия генов гетерохроматина обеспечивается пространственной укладкой ДНК, при которой гетерохроматин находится в высококонденсированном состояни связыванием с гистонами и образованием нуклеосом, которые также снижают транскрипционную активность ДНК.

ü Перестройка генов:Перемещения генов между хромосомами или внутри хромосомы, объединение генов с образованием изменённой хромосомы, которая после таких структурных изменений способна к репликации и транскрипции. Этот процесс получил название "генетическая рекомбинация". Напимер: при половом слиянии яйцеклетки и сперматозоида.

ü Изменение количества генов:Амплификация (или увеличение числа) генов используется организмом в том случае, когда возникает необходимость увеличить синтез определённого генного продукта. Умплификация (утрата генетического материала) - довольно редкий способ регуляции. Наиболее яркий пример потери всех генов за счёт разрушения ядра - процесс созревания эритроцитов.

2. Регуляция транскрипции:Изменение скорости транскрипции отдельных генов под влиянием регуляторных белков.Энхансеры - участки ДНК размером 10-20 пар оснований, присоединение к которым регуляторных белков увеличивает скорость транскрипции. Они не кодируют синтез белка, чрезвычайно эффективны, может наблюдаться 200-кратное усиление транскрипции. Если участки ДНК, связываясь с белками, обеспечивают замедление транскрипции, то их называют сайленсерами

3. Посттранскрипционная регуляция на уровне процессинга мРНК.Дифференциальный процессинг включает альтернативный сплайсинг - сборка РНК из разных экзонов. Редактирование мРНК - замена одного из нуклеотидов с изменением генетической информации, приводящее к образованию изменённых белков.

4. На уровне стабильности и активности мРНК. мРНК в клетке образует комплекс с белками, который называется инфосома. В их составе мРНК не разрушается ферментами, сохранения в активном, стабильном состоянии. При необходимости она высвобождается из комплекса и транслируется. Процесс образования и распада инфосом регулируется гормонами. С одной молекулы РНК транслируется большое количество белков.

6. Регуляция на уровне трансляции:

ü Избирательная дискриминация. Определённые виды мРНК избирательно не транслируются. С них не синтезируется белок.

ü Трансляция с альтернативных стартовых участков.таким образом может происходить выбор исходной стартовой точки трансляции.

ü Тотальная регуляция может быть в виде тотальной репрессии или индукции за счёт изменения концентрации белковых факторов трансляции.

13. Мутации: виды, факторы, результат.

Стойкое, скачкообразное изменение в наследственном аппарате клетки, не связанное с обычной рекомбинацией генетического материала, называется мутацией.

Виды мутаций:

1) генные — изменение структуры или последовательности расположения в ДНК отдельных генов. Фенотипически при этом изменяется состав аминокислот в белках, кодируемых геном;

2) хромосомные — изменение структуры хромосом (утрата или удлинение их участков). Фенотипически проявляются тоже через изменение состава белка;

3) геномные — изменение числа хромосом (недостаток или избыток) в наборе, не сопровождаемое изменениями их структуры.

По характеру изменения генетического материала (гена или хромосомы) выделяют следующие мутации: а) делеции — выпадение какого-либо участка гена или хромосомы; б) транслокации — перемещение участка; в) инверсии — поворот участка на 180° (хромосома перекручивается, гены располагаются в обратном порядке; г) дупликация — вставляется лишний ген.

По причинному характеру выделяют спонтанные (самопроизвольные) мутации и индуцированные. Последние развиваются под влиянием мутагенных факторов, среди которых различают экзогенные и эндогенные.

К экзогенным относятся:

1. Физические мутагены: а) ионизирующее излучение (оказывает прямое воздействие на ДНК, изменяя последовательность нуклеиновых кислот); б) ультрафиолетовые лучи (в большой дозе вызывают метилирование ДНК); в) температура (мутагенным свойством обладает только перегревание).

2. Химические мутагены: а) высокоактивные вещества; б) свободные радикалы; в) цитостатики и др.
Все химические мутагены должны легко проникать в клетку и достигать ядра.

3. Биологические факторы. Обычно это вирусы. Есть два пути их мутагенного воздействия: а) вирус непосредственно проникает в ДНК; б) в результате жизнедеятельности вирусов образуются продукты распада, которые являются мутагенными.

Эндогенные химические мутагены образуются на путях обмена веществ в организме — перекись водорода и липидные перекиси, а также свободные кислородные радикалы.

Мутации могут происходить как в соматических, так и в половых клетках (гаметические мутации). В первом случае последствия связаны только с судьбой данного организма, а во втором — последствия сказываются на судьбе потомства.

И, наконец, нужно помнить, что мутация не всегда влечет за собой изменения в организме, так как:

1) не каждая замена азотистого основания в молекуле ДНК приводит к ошибке при ее редупликации;

2) не всякое аминокислотное замещение в молекуле белков приводит к нарушению ее конформации;

3) только 5 % генов функционирует, а остальные находятся в репрессированном состоянии и не транскрибируются.