Регуляция действия генов PDF Печать E-mail

Нам остается ответить на следующий важный вопрос: почему гены не работают непрерывно? Почему гены, ответственные за образование вещества, из которого формируются ногти на пальцах ног, функционируют только в определенной части пальцев, а гены, ответственные за рост волос, функционируют в другом участке тела? Здесь мы вновь сталкиваемся с проблемой, которая решена только частично, но все же мы остановимся на некоторых основных открытиях в этой области. По-видимому, белки гистоны, составляющие наряду с ДНК часть структуры хромосом, действуют подавляющим образом на активность генов. Дж. Боннер исследовал крошечные зародыши в семенах душистого горошка.

Посредством специальной химической обработки он удалял из клеток этих зародышей большую часть гистонов. В результате гены производили в пять раз больше информационной РНК, чем до обработки; следовательно, гистоны тормозили синтез информационной РНК. Если в клетку добавить дополнительные количества гистонов, то РНК выходит из ядра в меньшем количестве. Гистоны не остаются в хромосомах на одних и тех же постоянных местах, но все время передвигаются от одной части хромосомы к другой по мере того, как возникает необходимость в повышении или, наоборот, подавлении активности того или иного гена.

Много ценных данных было получено при изучении гигантских хромосом, содержащихся в слюнных железах личинок плодовой мушки. Эти хромосомы очень велики; на стадии интерфазы они закручены в спираль и сильно утолщены. Темные участки в них чередуются со светлыми. Как показывают генетические исследования, каждый темный участок — это место расположения (локус) одного гена. В определенных местах на хромосоме имеются небольшие вздутия (пуффы); эти вздутия обычно рассматриваются как показатель активности гена в данном участке, ибо в местах вздутий происходит синтез и выделение РНК.

Сведения о регуляции активности генов были получены также при изучении действия антибиотиков. Как известно, антибиотики оказывают лечебное действие благодаря тому, что они подавляют жизнедеятельность бактерий, замедляя их рост и размножение. Оказалось, что актиномицин предотвращает появление вздутий и подавляет (репрессирует) синтез РНК в клетках мух. Вероятно, именно в этом и состоит механизм действия антибиотиков на бактериальную клетку: антибиотики тормозят поступление информационной РНК в цитоплазму, вследствие чего синтез белков уменьшается и рост бактерий замедляется. Таким образом, антибиотики, по-видимому, действуют, подобно гистонам.

Совершенно противоположным образом воздействуют на клетку гормоны. Под влиянием гормонов резко уменьшается соотношение гистонов и ДНК, ив результате увеличивается образование РНК. При введении высокоорганизованным животным женских половых гормонов эстрогенов происходит резкое повышение содержания РНК и образования белков в матке. Мужской половой гормон тестостерон оказывает такое же действие на ткань предстательной железы. Гормон цветения флориген усиливает синтез белков в бутонах, что способствует быстрому зацветанию  растений.

Сопоставляя все эти данные, можно сформулировать следующие выводы: содержащиеся в хромосомах гистоны тормозят синтез РНК в генах; проникающие в клетку гормоны обладают способностью разрушать гистоны или блокировать их влияние на отдельные гены; благодаря этому гормоны увеличивают синтез информационной РНК; информационная РНК поступает в цитоплазму и регулирует синтез специфических белков на рибосомах; такими белками могут быть ферменты, обусловливающие специфическую реакцию клетки на гормон.

Интересные статьи по биологии:

1) Потоки вещества и энергии в экосистемах

2) Динамика популяции