Відмінності організації генома та експресії генів у прокаріот і еукаріот

Регулювання експресії гена в еукаріот
У кожній клітині еукаріот експресується 7-10 % усіх генів. Решта генів знаходяться в репресованому (неактивному) стані. У еукаріот переважає позитивний генетичний контроль, при якому основна частина генома репресована і регуляція відбувається шляхом активації необхідних генів.
На рівні транскрипції регуляція може відбуватися такими шляхами:
1. Ампліфікація (збільшення числа копій) гена;
2. Зв'язування з промотором факторів транскрипції - білків, що полегшують або гальмують транскрипцію;
3. За допомогою регуляторних генів-енхансерів і сайленсерів;
4. Вплив гормонів, які часто є активаторами транскрипції; наприклад, стероїдні гормони проникають в цитоплазму клітини, з'єднуються зі спеціальним білком-рецептором, поступають в ядро і активують декілька генів.
5. Альтернативний сплайсинг - з однієї про-іРНК можуть вирізатися різні нітрони;
6. Метилювання нуклеотидів ДНК, в основному в області промотора, багатої ГЦ-парами; це унеможливлює приєднання факторів транскрипції до промотору та вимикає ген;
7. Ацетилювання білків - гістонів, що зменшує ступінь зв'язування з ними ДНК і полегшує транскрипцію.
Контроль на рівні трансляції:
1. Відбувається шляхом регуляції утворення комплексу мРНК - стартова тРНК-рибосомами та зміни часу життя іРНК за рахунок різних цитоплазматичних факторів.
2. За допомогою мікроцитоплазматичних РНК - маленьких РНК, які з'єднуються з іРНК і блокують трансляцію.
3. Регуляція утворення білків можлива і шляхом зміни швидкості і активності посттрансляційної модифікації поліпептидного ланцюга.

Репарація ДНК
Репарація ДНК - це виправлення помилок ДНК. Якщо помилки залишаються, то вони можуть призвести до генних мутацій і генних хвороб. Репарація підтримує генетичну цілісність організму та його виживання.
1) Фоторепарація у прокаріот. Опромінення клітини ультрафіолетовими променями викликає утворення в ДНК тимінових димерів. УФ- промені активують фермент фотореактивації, який зв'язується з тимінових димерами і розриває їх.
2) Ексцизійна репарація в прокаріот і еукаріот - ферменти-нуклеази вирізають помилкову основу або ділянку пошкодженого ланцюга ДНК, фермент ДНК-полімераза 1 типу вбудовує нормальні нуклеотиди, ферменти лігази зшивають фрагменти.
3) Репарація під час реплікації - самокорекція ДНК.
4) Постреплікативна репарація - якщо не видалені помилкові нуклеотиди під час реплікації, то відбувається рекомбінація пошкодженого ланцюга з ланцюгом ДНК у другій дочірній молекулі та помилка усувається
5) SOS-репарація - при реплікації ДНК-полімераза перескакує місце пошкодження та продовжує реплікацію без розривів, але послідовність нуклеотидів змінюється.

Хвороби репарації ДНК
При порушенні репарації ДНК у клітинах накопичуються мутації, що з часом призводить до: 1) розвитку пухлин, 2) передчасного старіння, 3) спадкових захворювань - хвороб репарації.

8
Спадкові хвороби, які обумовлені мутацією генів репарації ДНК, називаються хворобами репарації ДНК. Приклад - пігментна ксеродерма - генна хвороба з аутосомно-рецесивним типом успадкування. У хворих порушена ексцизійна репарація ДНК, які пошкоджені УФ променями та ін. мутагенами. Під дією сонячного світла на шкірі з'являються ластовиння, пігментні плями, з часом у всіх хворих розвивається рак шкіри.

Схема переносу генетичної інформації в клітині - центральна догма молекулярної біології:
1) Від ДНК до ДНК - редуплікація ДНК.
2) Від ДНК до РНК - транскрипція.
3) Можлива передача інформації від РНК на ДНК - зворотна транскрипція (в життєвому циклі вірусів і еукаріот).
4) З РНК на білок – трансляція.