В геноме тысячи генов, но клетке в каждый момент нужна лишь часть. Она включает нужное и гасит лишнее, экономя энергию. Рулить можно на любом шаге. Разберём два ярких примера: бактериальный lac-оперон и эукариотическую упаковку ДНК.
У бактерий связанные гены часто собраны в оперон — кластер под одним промотором, который включается и выключается целиком. Классика — lac-оперон, набор генов для расщепления лактозы. Его придумали Жакоб и Моно и получили за это Нобелевку.
По умолчанию оперон выключен. Клетка тратит энергию на ферменты только тогда, когда появляется субстрат, который надо переваривать. Такие гены называют индуцибельными — их «наводит» сам субстрат.
У эукариот ДНК намотана на белки-гистоны (нуклеосома — 146 пар оснований на 8 гистонах). Насколько плотно намотано, настолько ген и доступен для считывания.
Фермент HAT вешает ацетильные группы на гистоны, намотка ослабевает, хроматин раскручивается. Рыхлая активная ДНК — эухроматин.
Фермент HDAC снимает ацетильные группы, ДНК плотно скручивается. Плотная молчащая ДНК — гетерохроматин.
Подсказка для памяти: Гетерохроматин — густой и как в гибернации, спит. Эухроматин наоборот встречает считывающую машину с распахнутыми объятиями.
Есть способ погасить ген стабильнее. Фермент метилтрансфераза вешает метильные группы на цитозин в участках, богатых цитозином и гуанином (CpG-островки). Такой ген надёжно замолкает, часто заодно с деацетилированием.
Когда такие метки наследуются при делении клеток, это называют эпигенетикой — включение и выключение генов без правки самой последовательности. Метилирование помогает клеткам взрослеть и специализироваться. А вот сбои метилирования замешаны в развитии рака: скажем, случайно заглушённый ген-защитник снимает тормоз с опухоли.
Оперон и хроматин — лишь два примера. На деле клетка контролирует путь от гена до белка на каждом этапе.
Прочитай вопрос и подумай сам. Потом открывай по шагу, будто рядом преподаватель и спрашивает «а почему?».
В опухоли ген-защитник (супрессор) не работает, хотя его последовательность цела и без мутаций. Зато в его промоторе, в CpG-островке, навешано много метильных меток.
Карточки подстраиваются под тебя: «легко» отодвигает повтор дальше, «снова» возвращает скоро. Прогресс хранится в браузере.