Медична генетика - В. М. Запорожан 2005

Вступ до медичної генетики
Молекулярні основи спадковості
Регуляція експресії генів

РЕГУЛЯЦІЯ ЕКСПРЕСІЇ ГЕНІВ у екаріотів відбувається як за відносно простим принципом, коли продукт гена змінює його активність, так і за допомогою складних механізмів на рівні транскрипції і трансляції.

У кожній клітині організму еукаріотів транскрибується усього 7-10 % генів. Серед них виділяють групу конститутивних нерегульованих генів «домашнього господарства», які функціонують протягом всього життя організму і забезпечують життя клітини. Друга група — гени, які регулюються. Це гени термінального диференціювання (гени «розкоші»), що функціонують тільки в певних типах клітин або на певному етапі онтогенезу. Активність цих генів залежить від впливу факторів як генетичної, так і негенетичної природи. В еукаріотів переважає так званий позитивний генетичний контроль, при якому основна частина геному репресована, і регуляція відбувається шляхом активації необхідних генів. На рівні транскрипції регуляція може відбуватися таким чином:

— ампліфікація (збільшення кількості копій) гена;

— зв’язування регуляторних послідовностей (промоторів, енхансерів і сайленсерів) з білками — факторами транскрипції, що полегшують або утруднюють транскрипцію;

— вплив гормонів, які часто слугують індукторами транскрипції;

— метилування нуклеотидів ДНК, в основному, в ГЦ-ділянках — це робить неможливим приєднання факторів транскрипції і вимикає ген;

— ацетилювання білків гістонів, що зменшує ступінь зв’язування ними ДНК і полегшує транскрипцію.

Контроль на рівні трансляції йде шляхом регуляції утворення комплексу іРНК — стартова тРНК — рибосома, зміни часу життя іРНК за рахунок цитоплазматичних факторів та ін. Наприклад, за відсутності в цитоплазмі клітин гему припиняється синтез глобінових ланцюгів, а час життя іРНК білка молока казеїну збільшується у присутності пролактину.

Регуляція утворення білків можлива і шляхом зміни швидкості й активності посттрансляційної модифікації поліпептидного ланцюга.

Таким чином, формування будь-якої ознаки не можна розглядати як результат дії однієї пари алельних генів у генотипі. Регуляція експресії відповідального за цю ознаку гена здійснюється за участю інших генів. Для опису механізмів, які контролюють експресію генів, не будучи самі під їх безпосереднім контролем, запропоновано назву «епігенез». Прикладом епігенетичної регуляції може бути інактивація однієї Х-Хромосоми у жінок і явище геномного імпринтингу.

Причиною спадкових хвороб може бути не тільки зміна структурних генів, але й порушення регуляторних механізмів (епігенетичні Мутації).