Регуляція дії генів

Нам залишається відповісти на наступне важливе питання: чому гени не працюють безперервно? Чому гени, відповідальні за освіту речовини, з якого формуються нігті на пальцях ніг, функціонують тільки в певній частині пальців, а гени, відповідальні за ріст волосся, функціонують в іншій ділянці тіла? Тут ми знову стикаємося з проблемою, яка вирішена тільки частково, але все ж ми зупинимося на деяких основних відкриттях в цій області. Мабуть, білки гістони, що становлять разом з ДНК частина структури хромосом, діють переважним чином на активність генів. Дж. Боннер досліджував крихітні зародки в насінні запашного горошку.

За допомогою спеціальної хімічної обробки він видаляв з клітин цих зародків більшу частину гістонів. В результаті гени виробляли в п’ять разів більше інформаційної РНК, ніж до обробки; отже, гістони гальмували синтез інформаційної РНК. Якщо в клітку додати додаткові кількості гістонів, то РНК виходить з ядра в меншій кількості. Гістони не залишаються в хромосомах на одних і тих же постійних місцях, але весь час пересуваються від однієї частини хромосоми до іншої в міру того, як виникає необхідність в підвищенні або, навпаки, придушення активності того чи іншого гена.

Багато цінних даних було отримано при вивченні гігантських хромосом, що містяться в слинних залозах личинок плодової мушки. Ці хромосоми дуже великі; на стадії інтерфази вони закручені в спіраль і сильно потовщені. Темні ділянки в них чергуються зі світлими. Як показують генетичні дослідження, кожен темний ділянку – це місце розташування (локус) одного гена. У певних місцях на хромосомі є невеликі здуття (пуфф); ці здуття зазвичай розглядаються як показник активності гена в даній ділянці, бо в місцях здуття відбувається синтез і виділення РНК.

Відомості про регуляції активності генів були отримані також при вивченні дії антибіотиків. Як відомо, антибіотики надають лікувальну дію завдяки тому, що вони пригнічують життєдіяльність бактерій, сповільнюючи їх зростання і розмноження. Виявилося, що актиноміцин запобігає появі здуття і пригнічує (репресує) синтез РНК в клітинах мух. Ймовірно, саме в цьому і полягає механізм дії антибіотиків на бактеріальну клітину: антибіотики гальмують надходження інформаційної РНК в цитоплазму, внаслідок чого синтез білків зменшується і зростання бактерій сповільнюється. Таким чином, антибіотики, мабуть, діють, подібно гістонів.

Цілковито протилежним чином впливають на клітину гормони. Під впливом гормонів різко зменшується співвідношення гістонів і ДНК, і в результаті збільшується утворення РНК. При введенні високоорганізованим тваринам жіночих статевих гормонів естрогенів відбувається різке підвищення вмісту РНК і утворення білків в матці. Чоловічий статевий гормон тестостерон надає таку ж дію на тканину передміхурової залози. Гормон цвітіння флоріген підсилює синтез білків в бутонах, що сприяє швидкому зацвітання рослин.

Зіставляючи всі ці дані, можна сформулювати наступні висновки: що містяться в хромосомах гистони гальмують синтез РНК в генах; проникають у клітину гормони мають здатність руйнувати гистони або блокувати їх вплив на окремі гени; завдяки цьому гормони збільшують синтез інформаційної РНК; інформаційна РНК надходить в цитоплазму і регулює синтез специфічних білків на рибосомах; такими білками можуть бути ферменти, що зумовлюють специфічну реакцію клітини на гормон.

...
ПОДІЛИТИСЯ: