ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN
1. Khái niệm
– Điều hoà hoạt động gen là điều hoà lượng sản phẩm của gen.
– Thực chất là kiểm soát gen có được phiên mã và dịch mã hay không.
– Ví dụ:
+ Ở thú, các gen tổng hợp prôtêin sữa chỉ hoạt động ở cá thể cái, vào giai đoạn sắp sinh và nuôi con bằng sữa.
+ Ở E.coli các gen tổng hợp enzim chuyển hoá đường lactôzơ chỉ hoạt động khi môi trường có lactôzơ.
– Quá trình điều hòa phức tạp xảy ra ở nhiều mức độ, ở sinh vật nhân sơ chủ yếu là ở mức phiên mã.
2. Mô hình Operon.Lac
– Khái niệm: Opêron là một nhóm gen có liên quan về chức năng và có chung một cơ chế điều hoà.
– Cấu trúc của một Opêron Lac gồm
+ Vùng khởi động (P): nơi mARN polimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã
+ Vùng vận hành (O): tại đây protêin ức chế có thể liên kết ức chế phiên mã
+ Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): các gen cấu trúc tổng hợp các enzim tham gia phân giải đường lactozơ cung cấp năng lượng cho tế bào.
– Gen điều hoà R (không nằm trong thành phần của Operon) là gen tổng hợp nên protein ức chế ức chế. Protein này có khả năng liên kết với vùng vận hành dẫn đến ngăn cản quá trình phiên mã.
3. Sự điều hoà hoạt động của operôn lactôzơ
– Khi môi trường không có lactôzơ
Gen điều hoà tổng hợp prôtêin ức chế. Prôtêin này liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã làm cho các gen cấu trúc không hoạt động.
– Khi môi trường có lactôzơ
Khi môi trường có lactôzơ, một số phân tử lactôzơ liên kết với prôtêin ức chế làm biến đổi cấu hình không gian ba chiều của nó làm cho prôtêin ức chế không thể liên kết với vùng vận hành. Do đó ARN polimeraza có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã.
Khi đường lactôzơ bị phân giải hết, prôtêin ức chế lại liên kết với vùng vận hành và quá trình phiên mã bị dừng lại.
Xem video điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ: