Extras din curs

La eucariote reglarea genetică are un caracter mult mai complex deoarece:

- materialul genetic este complexat cu histone, pentru a forma fibra de cromatină;

- reglajul genetic la eucariote este mai complex din cauza existenţei genelor în mozaic, astfel că sinteza ARN se realizează în mai multe etape prin care se elimină intronii;

- reglajul genetic la eucariote este afectat de faptul că sinteza proteică se realizează în citoplasmă, iar ARNm trebuie să migreze din nucleu în citoplasmă, la locul sintezei proteice;

- reglajul genetic la eucariote are un caracter mai complex din cauza unei cantităţi foarte mari de ADN în nucleu, din care însă numai o parte este informaţional.

La eucariote, genele nu sunt organizate în operoni, motiv pentru care reglajul genetic se realizează la nivelul genelor individuale. Ca urmare, fiecare moleculă de ARNm poartă mesajul genetic pentru o singură catenă polipeptidică el fiind monocistronic.

ADN de la eucariote este permanent complexat de histone care, pe lângă rolul lor structural de a asigura stabilitatea fibrei de cromatină, joacă şi rol de represori nespecifici generalizaţi, astfel că genele se află într-o permanentă stare represată. Pentru a funcţiona, genele trebuie să fie induse să funcţioneze, atunci când necesităţile celulei o cer. Activarea genelor se realizează cu ajutorul proteinelor nonhistonice. Deoarece la eucariote majoritatea genelor sunt inactivate în orice moment, reglajul genetic se realizează nu prin blocarea activităţii lor (represie) ci prin activarea unor anumite gene (inducţie), activarea şi inactivarea având un caracter reversibil.

Reglarea activităţii genelor se poate realiza la mai multe nivele, evidente în cursul citodiferenţierii:

1. Reglaj genetic la nivel transcripţional. La eucariote ca şi la procariote, acesta este nivelul cel mai important la care se realizează controlul activităţii genelor. Controlul transcripţional determină care dintre gene este transcrisă la un moment dat şi rata cu care se realizează procesul de transcriere. Genele de la eucariote conţin secvenţa promotor şi , de cele mai multe ori o secvenţă activatoare (enhancer), ele reprezentând elemente reglatoare majore.

Majoritatea genelor de la eucariote sunt inactive (tăcute) până în momentul în care sunt activate în mod specific. O primă condiţie pentru ca procesul de transcriere să poată fi iniţiat este ca nucleosomii să poată fi îndepărtaţi de la nivelul regiunii de interes.

Histonele, la rândul lor, pot să influenţeze proprietăţile de transcriere ale ADN prin modificări chimice (fosforilare, acetilare, metilare) afectând astfel interacţiunea ADN- histone. Proteinele nonhistonice îndeplinesc rolul unor activatori specifici ai genelor asigurând transcrierea diferenţiată a genelor , ele interacţionând cu histonele pe care le îndepărtează de la nivelul genelor ce rmează a fi transcrise.

Reglarea transcrierii genelor la eucariote se mai poate realiza şi prin procesul de metilare al ADN. Astfel, imediat după replicare, o parte din bazele azotate (în special citozina) suferă un proces de metilare (prin intervenţia unei metil transferaze). Gradul de metilare al citozinei variază în funcţie de specie. Astfel, la mamifere de exemplu, 70 % din ADN este metilat S- a constatat că ADN-ul genelor inactivate este mai puternic metilat decât cel al genelor active. Metilarea citozinei poate marca macromolecula de ADN în mod stabil, el fiind transmisă celulelor fiice la fiecare diviziune şi poate îndeplini funcţii multiple, incluzând menţinerea structurii cromosomului, controlul transcripţiei, transformarea oncogenică etc. Metilarea unor anumite secvenţe de ADN este asociată cu inhibiţia transcripţiei, genele respective fiind însă inactivate în mod reversibil.

2. Reglajul genetic la nivelul maturării ARNm. Acest tip de reglare funcţionează în procesul de maturare al ARNm. Două evenimente reglatoare exemplifică acest nivel de reglare: alegerea situsului de poliadenilare (adăugarea cozii poliA) şi a celui de eliminare a intronilor şi asamblare a exonilor.

Datorită structurii discontinue a genelor (exoni + introni), se sintetizează ARNm precursor (premesager) ce conţine atât secvenţe informaţionale cât şi secvenţe non-informaţionale. Prelucrarea acestei molecule (splicing) pentru a obţine ARNm matur, funcţional presupune parcurgerea mai multor etape în care sunt implicate molecule de ARNsn precum şi anumiţi factori proteici.

S-a evidenţiat faptul că în anumite situaţii prelucrarea ARNm se poate realiza într-o asemenea manieră încât permite o asortare variată a ezonilor din aceeaşi genă, proces denumit prelucrare alternativă (alternative splicing).

3. Reglajul genetic la nivelul transportului ARNm în citoplasmă. Odată prelucrat, ARNm migrează din nucleu în citoplasmă, la nivelul porilor din membrana nucleară. Cercetările au arătat că numai o mică parte din ARNm sintetizat în nucleu, migrează în citoplasmă, cea mai mare parte din ARNm fiind degradat în nucleu cu ajutorul unor enzime. Reglajul genetic este acela care decide ce secvenţe de ARNm vor fi degradate în nucleu şi care vor fi exportate în citoplasmă, acolo unde se realizează sinteza proteică. Este vorba de enzime diferite ce operează în tipuri variate de celule, fapt ce determină ce sinteze proteice caracteristice vor realiza celulele respective.