Genele

1. Definiia genei

Gena poate fi definit ca un segment din macromolecula de ADN sau ARN viral, format dintr-o anumit secven de nucleotide care conine o cantitate de informaie genetic necesar pentru sinteza unui lan polipeptidic sau a altor biomolecule (ARNr, ARNt etc.).

Dac n privina funciei, gena acioneaz ca un ntreg, deci poate fi considerat unitate de funcie, nu acelai lucru se poate spune despre mutaie i recombinare. Mutaii ale aceleiai gene pot s apar prin schimbarea oricreia din cele cteva mii de nucleotide care o alctuiesc. Recombinrile pot s apar cu frecven mai redus, chiar n interiorul genei (crossing-over intragenic). n acest fel se clarific i terminologia introdus n anul 1957 de ctre Benzer, care a propus termenii de: muton, recon, cistron. Mutonul este unitatea de mutaie a genei, corespunznd la o pereche de nucleotide din macromolecula de ADN, care poate suferi mutaii independente, numite mutaii punctiforme.

Reconul este unitatea de recombinare a genei corespunznd cu o pereche de nucleotide din macromolecula de ADN, care poate fi separat prin crossing-over.

Cistronul reprezint cea mai mic unitate a materialului genetic, corespunznd unui segment din macromolecula de ADN sau ARN viral, capabil s funcioneze ca un ntreg, determinnd sinteza unui lan polipeptidic, segment identificat cu ajutorul testului cis-trans.

O alta definiie a genei este: o colecie liniar de secvene dezoxiribonucleotidice (sau ribonucleotidice n cazul ribovirusurilor) transcrise ntr-o singur macromolecul de ARN i realiznd mpreun cu elementele de control adiacente ambelor capete, o unitate structural i funcional.

Se admite astzi c la mamifere o celul produce ntre 30.000 150.000 de proteine diferite, ceea ce nseamn c ADN codific circa 3 11 milioane de polipeptide. Pentru acest numr foarte mare de polipeptide, este activ doar o foarte mic parte din ADN genomic (1-3%), marea mas a ADN genomic neavnd (cel puin att ct se cunoate n prezent) nici o funcie genetic definit.

Locus-ul (plural loci) reprezint locul ocupat de o gen pe harta fizic a cromosomului.

2. Testul cis-trans

Pentru a recunoate dac dou mutaii localizate diferit afecteaz aceeai gen, se utilizeaz testul complementaritii, denumit i testul cis-trans.

Testul cis-trans este deci o metod genetic folosit pentru determinarea alelismului funcional, adic pentru a afla dac dou mutaii recesive localizate apropiat afecteaz aceeai gen sau gene diferite.

Acest test se bazeaz pe faptul c un organism care are dou mutaii diferite n poziie trans pe doi cromosomi diferii, manifest un fenotip mutant dac ambele mutaii afecteaz aceeai gen, sau are fenotip normal dac mutaiile afecteaz gene diferite (Figura 1).

Dac cele dou mutaii n poziie trans afecteaz aceeai gen, atunci ambii cromosomi vor determina sinteza unor lanuri polipeptidice mutante, rezultnd un fenotip mutant. Dimpotriv, dac cele dou mutaii afecteaz dou gene diferite, atunci cei doi cromosomi vor deine cte una din gene n stare de a sintetiza lanul polipeptidic normal, astfel c, celula va deine ambele lanuri polipeptidice normale i deci fenotipul normal.

Figura 1 Bazele teoretice ale testului cis-trans

3. Efectul de poziie

O gen este responsabil de conferirea unei anumite caracteristici unui organism. Aciunea ei poate fi influenat att de factori externi ct i de mediul genotipic (celelalte gene din genom). n acest sens aciunea respectivei gene poate fi dependent de poziia ei n ansamblul de gene i n special de poziia ei fa de genele vecine.

Acest fenomen de dependen a unei gene fa de genele vecine poart numele de efect de poziie. Efectul de poziie apare evident atunci cnd gena respectiv este scoas din ansamblul normal de gene i este pus n alt grup de gene.

Experimental, acest lucru se poate realiza printr-o mutaie cromosomial, n care un segment dintr-un cromosom este introdus n alt cromosom. n acest caz, gena din zona secionat (dup realipirea segmentelor cromosomiale rmase) capt o alt gen vecin (anomalie) care i poate influena primei gene modul de aciune, aceasta manifestndu-se printr-un nou efect.

Dovada c noul efect nu se datoreaz unei a treia gene const n faptul c prin refacerea iniial a cromosomului (prin realipirea segmentului tiat) se restabilete secvena iniial a lanului de gene, respectivul efect disprnd i fiind nlocuit de efectul iniial (cel de dinaintea secionrii cromosomului). n acest caz, este prezentat un efect de poziie care a disprut o dat cu ntoarcerea genei n ansamblul iniial de gene.

Acest efect de poziie apare foarte clar atunci cnd gene dintr-un segment eucromatic ajung n vecintatea heterocromatinei. n acest caz pot apare inactivri ale unei singure gene sau ale mai multor gene.

Totui, trebuie menionat c nu ntotdeauna o modificare de poziie a unei gene atrage dup sine un efect evident. Efectul de poziie depinde de regul de intensitatea de manifestare a aciunii respectivei gene (expresivitate).

Un aspect al efectului de poziie l reprezint efectul cis-trans, evideniat i experimentat la eucariote.

4. Expresivitatea i penetrana

n general, n condiii normale, genele imprim organismelor manifestri caracteristice, stabile. Respectivele caracteristici pot fi uor identificate. Totui, numeroase gene imprim organismului purttor manifestri labile. Labilitatea respectiv a caracteristicilor genice se manifest n diferite grade de intensitate, labilitatea de manifestare putnd merge pn la dispariia evident a aciunii respectivei gene, dei gena este prezent. n asemenea situaii, gena respectiv nu mai este capabil s se exprime.

Labilitatea de manifestare a aciunii unei gene poate fi caracterizat prin expresivitate (la un individ) i penetran (la un numr de indivizi).

Expresivitatea unei gene reprezint intensitatea de manifestare a caracteristicii pe care respectiva gen o confer organismului.

Manifestarea unei caracteristici n acelai organism n diferite organe variaz foarte mult. Este posibil ca ntr-un anumit organ, aciunea genei respective s nu poat fi deloc recunoscut, n timp ce, n alte organe, exprimarea aceleiai gene s fie att de pregnant, nct s poat fi considerat greit drept mutant. n acest caz, respectiva gen prezint o expresivitate variabil. Variaiile mici de intensitate ale unei caracteristici sunt foarte frecvente.

Expresivitatea unei gene poate fi influenat de factori externi, de mediul genotipic (prezena n genom a altor gene specifice) sau de evoluia ontogenetic. Spre deosebire de penetran, expresivitatea este evaluat la un singur individ.

Penetrana unei gene reprezint frecvena manifestrii respectivei caracteristici controlate de gen n cursul unei linii celulare sau a unei clone. Penetrana variaz mai rar dect expresivitatea. Pentru aprecierea penetranei sunt necesari mai muli indivizi cu acelai genotip.

Penetrana se exprim n procente. O penetran de 70% nseamn c 70% dintre indivizi sunt homozigoi pentru o anumit gen a crei aciune apare evident. Pentru restul de 30% dintre indivizi, gena nu se manifest. La aceti 30% din indivizi exist din punct de vedere fenotipic forma normal de tip slbatic (non-mutant), ns din punct de vedere genotipic a aprut o mutaie care poate fi evideniat doar indirect.

Penetrana genelor mutante poate fi influenat att de factorii de mediu externi, ct i de factorii genetici (alte gene).

La plante, fenomenul de penetran s-a dovedit a fi dependent de clim. S-a constatat c fenomenul respectiv este mai frecvent n zona temperat i absent la anumite specii din zona subtropical i tropical.

5. Structura genei

Gena este un segment din macromolecula de ADN, segment care este transcris (copiat) ntr-o macromolecul de ARN funcional n procesul de transcripie. n consecin, genele mai pot fi definite i ca uniti de transcripie.

La nceputul i la sfritul genei se gsesc elementele structurale care regleaz expresia genic. Mai precis, aceste elemente fac ca gena s fie transcris la timpul potrivit, n tipul de celul adecvat i n cantitatea necesar. De exemplu, seminele plantelor cultivate acumuleaz cantiti mari de proteine de rezerv. n smna de soia, proporia proteinelor este de 40%, jumtate din cantitatea total fiind reprezentat de glicinin i conglicinin. Fiecare dintre aceste dou proteine este codificat de o mic familie de gene, care sunt exprimate foarte intens n timpul dezvoltrii seminelor. n alte organe, aceste dou proteine nu se gsesc, deoarece genele n cauz sunt inactive.

Genele eucariotelor superioare sunt formate din 100.000 2.000.000 de nucleotide, dei pentru sinteza unei polipeptide de dimensiuni medii sunt necesare doar 1.000 de nucleotide.

nc din anul 1977 s-a demonstrat c genele pot avea o structur discontinu, prin care se nelege c, gena este alctuit din segmente informaionale, care sunt transcrise n ARN mesager, segmente care se numesc exoni, i segmente noninformaionale, denumite introni. Intronii sunt eliminai n procesul transcripiei.

Modelul experimental folosit, a fost un adenovirus responsabil de infecii ale cilor aeriene respiratorii, al crui genotip prezint mari asemnri cu cel al organismelor superioare.

Aproape imediat dup aceast constatare, s-a stabilit c genele cu structur discontinu (mozaicat, ntrerupt) sunt o prezen obinuit la organismele superioare, inclusiv la om (Figura 2). Structura mozaicat a genelor a mai fost evideniat i la virusurile celulelor eucariote, la Archaebacterii, n ADN-ul mitocondrial i cloroplastic. La eubacterii s-au descris numai gene de tip continuu, care nu prezint alternan de segmente exonice i intronice, altfel spus genele continue sunt alctuite numai din exoni. La eucariotele inferioare, genele sunt de asemenea continue (Figura 2).

Se pare c intronii au fost prezeni n genele ancestrale, dar au fost pierdui n cursul evoluiei de ctre organismele cu ciclu de dezvoltare foarte rapid (eubacterii, drojdii) sub aciunea unor presiuni de selecie. Poziia intronilor n unele gene la eucariotele superioare se admite a fi veche de cel puin un miliard de ani. Se consider c acest mecanism comun de segmentare a genelor a aprut nainte de diferenierea regnului animal i anume la fungi i la plante.

Figura 2 Comparaie ntre gena bacterian i gena eucariotelor superioare

Secvenele care nu codific (intronii) - specifice ca lungime i numr fiecrei gene sunt i ele transcrise n ARN mesager. Din aceast cauz, expresia genei nseamn de fapt, sinteza unui transcript primar, care va fi modificat nainte de a ajunge n citoplasm. Una dintre modificrile care au loc n nucleu const n eliminarea secvenelor care nu codific (intronii) i n asamblarea secvenelor care codific (exonii) proces echivalent cu maturarea ARN.

Lungimea exonilor este mai mic dect cea a intronilor. n medie, exonii genelor umane sunt formai din 150 perechi de nucleotide (perechi de baze, notate pb), n timp ce intronii au dimensiuni cuprinse ntre cteva sute i cteva mii de pb. Exist i gene ai cror exoni conin doar 6 7 pb (gene codificatoare ale unor proteine implicate n contracia muscular).

Numrul exonilor unei gene variaz n limite largi de la 2 la cteva sute, cu o medie de 8. ntruct genele ncep i se termin cu exoni, numrul acestora l depete cu o unitate pe cel al intronilor.

n genomul uman, ca i al altor eucariote superioare, exist i gene de tip continuu, cum sunt genele interferonilor i ale histonelor. Genele fr introni de la eucariotele superioare reprezint mai puin de 6% din structura genomului.

n ce privete informaia coninut n exoni, s-a stabilit c aceasta este tradus n subuniti polipeptidice distincte, numite module, capabile s-i asume conformaii spaiale care le confer capaciti funcionale specifice. Modulele corespund diferitelor domenii ale proteinelor din care fac parte: de legare la substrat, de cuplare cu cofactori, de polimerizare etc.

Intronilor li s-a atribuit iniial doar un rol pasiv, acela de spaiatori ai exonilor. Ulterior s-a stabilit c intronii unora dintre genele eucariotelor pot ndeplini funcii complexe:

codific biopolimeri (ARN i proteine);

realizeaz autoclivarea ARN; particip la reglarea expresiei genelor.

De exemplu, gena uman UHG (U22 host gene) este alctuit din 11 exoni ale cror secvene nucleotidice nu sunt traduse n proteine. n schimb, 8 din cei 10 introni ai genei codific fiecare cte o molecul de ARN mic nucleolar (small nucleolar RNA, snoRNA), esenial implicat n procesarea intranucleolar a ARN ribosomal 18S. Aadar, UHG este o gen care ncalc total regula potrivit creia informaia specific, necesar sintezei de biopolimeri funcionali, se afl nscris exclusiv n exoni.

Sunt i exemple de nclcare parial a acestei reguli, cum este gena uman NF1 (neurofibromatosis 1) ale crei mutaii se fac rspunztoare de producerea bolii Von Recklinghausen (neurofibromatoza de tip 1).

Complexitatea funciilor ndeplinite de introni este ilustrat i de alte categorii de observaii:

unii introni sunt dotai cu capacitatea de a-i efactua propria ablaie (eliminare);

mutaiile punctiforme ale unuia dintre intronii protooncogenei ras se soldeaz cu o cretere de aproximativ 10 ori a activitii transcripionale i cu implicita dobndire de ctre ras a potenialului oncogenic.

n contextul actual, diferenierea exonilor de introni n funcie de coninutul informaional nu mai poate fi operant: exonii i intronii se definesc ca secvene ale genei prezente n transcriptul primar i pe care matisarea le separ fizic. Care dintre aceste secvene vor fi asamblate n ARN matur i traduse n lanuri polipeptidice reprezint o decizie ale crei cauze sunt neelucidate.

Asociate cu unitile transcrise (genele) sunt secvenele implicate n iniierea, terminarea i reglarea transcripiei. Secvenele de iniiere i terminare a transcripiei sunt considerate pri ale genei.

Pe o lungime de aproximativ 1000 de nucleotide, naintea locului de iniiere a transcripiei, se afl secvena reglatoare numit promotor. Fiecare gen are propriul ei promotor i un comportament independent.

Promotorul unei gene poate fi mprit n dou poriuni:

promotorul minimal, alctuit din aproximativ 100 de nucleotide, care constituie secvena minim de ADN ce permite genei s se exprime; la nivelul acestui promotor se asambleaz complexul de iniiere a transcripiei reprezentat de factori de transcripie i enzime;

elementele reglatoare, care controleaz expresia promotorului minimal prin intermediul unor proteine a cror aciune const n sporirea ratei de formare a complexelor de iniiere a transcripiei i n final, a cantitii de ARN mesager sintetizate.

Elementele reglatoare au o relaie fix cu gena pe care o controleaz. Ele confer genei respective fie o expresie specific n funcie de esut sau organ, fie o expresie inductibil prin rnire, lumin, stres termic, sau prin atacul unui patogen (n cazul plantelor).

Exist de asemenea, promotori constitutivi, care permit exprimarea genei n toate esuturile organismului. De exemplu, elementele reglatoare ale genelor care rspund la lumin dein o secven intern specific: CACGTG. Elementele reglatoare ale genelor a cror transcripie este indus de ocurile termice posed modulul oc termic, cu secvena GAAnnTTCnnGAAnnTTC.

Se poate considera deci c promotorul genei nu este un simplu ntreruptor, care are numai dou poziii: deschis i nchis. Este o structur complex, cu numeroase componente diferite, sau module, care funcioneaz ca senzori, ce-i permit s rspund la semnalele venite de la alte gene sau din mediu. Aceste semnale indic unde i cnd s declaneze activitatea genei, cu ce intensitate i pentru ct timp.

n anumite circumstane, promotorul poate fi inhibat, rmnnd tot timpul nchis. Au fost identificate elemente reglatoare care controleaz transcripia genelor spaial, temporal sau cantitativ, n organele vegetative ale plantelor, n flori sau n fructe.

n concluzie, structura unei gene de tip eucariot include: un promotor, o secven codificatoare i o secven terminal (Figura 3).

Figura 3 Structura unei gene de tip eucariot

6. Funcionalitatea genei

Gena este responsabil de conferirea unei anumite caracteristici unui organism. La realizarea acestei caracteristici, alturi de respectiva gen contribuie i mediul genotipic (celelalte gene din genom i n primul rnd genele nvecinate din acelai cromosom). ntregul set de gene dintr-un organism constituie un fel de climat sau fundal genetic de natur s modifice i s influeneze efectele oricrei gene n spe.

Mutaia genic reprezint apariia unei noi caracteristici datorit proprietii de mutabilitate a genei, proprietate de baz a acesteia.

Investigaiile experimentale de natur s descifreze mecanismul molecular al exprimrii genelor au demonstrat c ntr-o prim etap are loc copierea n molecule de ARN a ambelor tipuri de secvene genice (exoni i introni). Rezult o macromolecul de ARN premesager sau heterogen. nainte de a fi exportat n citoplasm, ARN premesager este supus matisrii, adic procesului care realizeaz separarea fizic a exonilor de introni i eliminarea consecutiv a secvenelor intronice. n final rezult un ARN mesager matur (Figura 3).

Matisarea exonilor se poate realiza pe mai multe ci:

Matisare constitutiv, cnd exonii se sudeaz ntre ei n ordinea succedrii lor n transcriptele primare.

Matisare alternativ, fiind una dintre cele mai utilizate ci de care dispun celulele pentru a-i diversifica producia de proteine. Matisarea alternativ presupune integrarea n ARNm matur doar a anumitor exoni, cu pstrarea ordinii n care acetia se succed n interiorul genelor (Figura 3).

Figura 3 Formarea ARNm matur la eucariote (transcrierea unei gene ADN)

Amestecarea exonilor (exon shuffling) este o modalitate de procesare a transcriptelor primare la care celulele recurg foarte rar. Amestecarea exonilor const n juxtapunerea exonilor din gen, ntr-o ordine diferit (Figura 4).

Transmatisarea este ntlnit la tripanosome (protozoare parazite) oferind acestora marea variabilitate antigenic. Substraturile transmatisrii sunt reprezentate de transcriptele primare ale tuturor genelor care codific proteine i de o secven ARN specificat de o gen separat. Un domeniu al acestei secvene este adugat prin transmatisare la captul 5' al fiecrui transcript primar. Date fiind pe de o parte, existena mai multor situsuri intronice acceptoare i pe de alt parte, caracterul aleatoriu al alegerii acestora, ntre produii transcripiei unei gene vor exista anumite diferene. Diferenele n structura proteinelor de suprafa, se fac rspunztoare de marea variabilitate antigenic a tripanosomelor i implicit, de eecul organismelor parazitate de a se apra prin elaborare de anticorpi specifici.

Figura 4 Matisarea alternativ i amestecarea exonilor

7. Categorii de gene

Lund n considerare produii de exprimare genic, genele aparinnd unui anumit genom, pot fi clasificate n trei categorii: gene codificatoare de proteine, de ARN ribosomal i gene codificatoare de ARN transportor.

1. Gene codificatoare de proteineLa rndul lor, genele codificatoare de proteine sunt de trei feluri, n funcie de numrul de copii/genom i anume:

a. Gene cu copie unic: - sinteza majoritii proteinelor este codificat de gene cu o singur copie/genom. La oareci, s-a evideniat c 70% din ADN, este reprezentat de secvene unice de baze. S-a demonstrat c o gen unic, poate fi matria sintezei a 104 macromolecule de ARNm, iar fiecare macromolecul de ARNm, poate fi matria sintezei a 105 proteine. Deci, o singur gen este suficient pentru sinteza a 109 molecule de proteine.

b. Gene duplicate Cercetrile efectuate la nivelul genomului diferitelor organisme, au artat c se produc foarte frecvent duplicaii de gene care, prin presiune selectiv, pot fi ulterior stabilizate.

c. Gene cu numr nalt de copii Aceste gene exist ntr-un numr multiplu de copii/genom i se formeaz prin fenomenul de amplificare genic. Din acest categorie, fac parte mai ales genele codificatoare de histone, care, exist ntr-un numr de copii nalt repetitive, fiind prezente numai la eucariote. n timp ce la drojdii exist doar dou copii pentru fiecare tip de histone, la alte specii eucariote, (de exemplu la ariciul de mare), se ajunge la un numr de 300-1000 de copii/genom.

Prezena unui numr ct mai mare de copii histonice ntr-un organism, depinde de nevoia de sintez rapid a ARNm histonic (codificator pentru sinteza histonelor). Dup decodificarea ARNm histonic, rezult histonele, care sunt principalele proteine constitutive ale cromatinei.

Caracteristic pentru genele histonice este faptul c:

genele histonice nu au n structur introni (sunt gene de tip continuu);

ARNm histonic nu prezint cozi poli A (poliadenilice).S-a emis ipoteza c absena intronilor i a cozilor poli A ar facilita sinteza i transportul foarte rapid, prin citoplasm, a histonelor.

Gene cu o singur copie, pot deveni nalt repetabile, ca rezultat al amplificrii i seleciei. Descoperirea fenomenului de amplificare a genelor, a aruncat o lumin nou asupra modificrilor dinamice care pot avea loc la nivelul genomului. Un exemplu n acest sens l ofer aplicarea chimioterapiei antitumorale, cnd prin expunere prelungit a celulelor la doze subletale de agent inhibitor, agent cu rol de presiune selectiv, poate aprea rezistena la drog a acestor celule, datorit fenomenului de multiplicare a genelor care imprim rezisten ctigat la drog.

2. Gene codificatoare de ARN ribosomal

Aceste gene sunt localizate n cromosom, n regiuni specializate, care sunt asociate cu nucleolii. Mutanii celulari fr nucleoli, nu sunt viabili, deoarece sintetizeaz cantiti insuficiente de ARNr i implicit, mutanii respectivi, vor avea un numr insuficient de ribosomi i deci de proteine. Aproape toate eucariotele, au peste 100 de copii ale genelor pentru ARNr. Aceste secvene repetabile (copii) sunt separate ntre ele prin segmente spacer i se repet n tandem.

3. Gene codificatoare de ARN transportorn celula procariot de Escherichia coli au fost descrise 60 asemenea gene codificatoare de ARNt.

La eucariote, ca i la procariote, exist n fiecare genom un numr de copii de redundan a genelor codificatoare de ARNt. La om, au fost descrise 1300 de asemenea gene/genom. Aceste gene sunt rspndite pe diferii cromosomi.

O gen este responsabil de imprimarea unei anumite caracteristici a organismului. Se pare ns c, pentru realizarea respectivei caracteristici, un rol nc neclar, l joac o a doua gen, vecin celei n cauz, gen care poate ntri sau slbi efectul genei principale.

Aciunea specific a unei gene, poate fi evaluat atunci cnd aceasta rmne stabil, nemodificat structural, transmindu-se nealterat din generaie n generaie. n cursul evoluiei, s-au evideniat mecanisme active de reparare, care reuesc s menin starea de stabilitate a genelor. Totui, exist i numeroase cazuri n care, spontan sau pe cale experimental, este modificat structura unei gene. Acest aspect reprezint fenomenul de mutaie a genei.

Viteza de mutaie a diferitelor situs-uri (una sau mai multe perechi de baze nucleotidice din secvena ADN corespunztoare unei gene) este diferit. n timp ce, pentru un numr mare de situs-uri, exist viteze egale de mutaie spontan, pentru un numr mic de situs-uri exist o tendin mare de mutaie, aceste situs-uri reprezentnd aa-numitele hot spots.

Prin fenomenul de mutaie, gena trece ntr-o nou stare stabil, care corespunde unei noi caracteristici, ce se va transmite ulterior la descendeni, din generaie n generaie.

Mutabilitatea este proprietatea de baz a unei gene. Acest proprietate dovedete c o gen, poate duce la apariia mai multor structuri active posibile, care pot s apar n cursul evoluiei.

La eucariote, genele sunt niruite liniar n cromosom. Fiecare cromosom, deine un anumit numr de gene specifice, a cror succesiune i implicit vecintate, sunt constante. Prin studiile de localizare a genelor n cromosom, s-a ajuns la alctuirea hrilor genetice.

n raport cu funcia ndeplinit, au fost descrise: gene structurale i gene reglatoare.

Conform modelului Britten-Davidson, la eucariote, genele ar fi localizate n complexe genice (familii genice) ierarhizate:

complexe de gene structurale;

complexe de gene receptoare;

complexe de gene activatoare (reglatoare);

complexe de gene senzor (care recepioneaz mesajele din mediu).

8. Tipuri particulare de gene

Alturi de genele normale prezentate anterior, organismele mai dein i alte tipuri genice, considerate particulare. Acestea sunt: gene suprapuse, gene antisens, gene egoiste i gene sritoare.

Gene suprapuseAcest fenomen a fost descoperit pentru prima oar la bacteriofagul X174 care paraziteaz bacteria Escherichia coli. n structura genomului acestui fag, au fost identificate 10 gene, notate A, B, C, D, E, F, G, H, J, K. Genomul fagului respectiv, este reprezentat de o macromolecul circular de ADN monocatenar. n conformitate cu numrul de lanuri polipeptidice pe care macromolecula de ADN a acestui fag le codific, cele 5375 de nucleotide identificate, nu sunt suficiente pentru a codifica proteinele produse. Teoretic, macromolecula de ADN a fagului ar trebui s conin cel puin 6100 de nucleotide, pentru codificarea celor 10 proteine. Diferena ntre capacitatea real de codificare a genomului viral i cea teoretic, a ridicat problema activitii unor gene suprapuse. Aceasta nseamn c o anumit secven de nucleotide, poate fi citit n mod repetat, realizndu-se astfel sinteza a dou lanuri polipeptidice diferite.

Acest fenomen a fost explicat atunci cnd s-a constatat c gena B reprezint partea terminal a genei A, care este mult mai mare, deci genele A i B sunt suprapuse, gena B fiind transcris dintr-un punct de iniiere intern. Genele D i E sunt de asemenea, suprapuse (Figura 5).

Fenomenul acoperirii genelor, a fost observat i la ali fagi: S13, G4, CV40 etc.

Avantajul fenomenului n cauz, const n faptul c, face posibil utilizarea cu maxim eficien, a materialului genetic, deoarece acelai segment de ADN, are o capacitate de codificare multivalent. Dezavantajul fenomenului se produce cnd o mutaie aprut n regiunea de suprapunere a genelor, condiioneaz apariia simultan a dou sau chiar trei proteine mutante.

n cazul genelor suprapuse, transcripia, nceput din puncte diferite ale aceluiai fragment de ADN, duce la sinteza de macromolecule diferite de ARNm, ceea ce determin sinteza diferitelor proteine.

De regul, numai una dintre catenele ADN conine mesajul genetic.

Gene antisensCatena sens a ADN conine genele propriu-zise, n timp ce catena pereche, antisens menine integritatea secvenelor codificatoare. Totui, s-a demonstrat c dou gene pot ocupa acelai segment dublu catenar de ADN, fiind plasate fa n fa, pe cele dou catene cu polariti diferite.

J.P. Adelman i colaboratorii lor (SUA) au identificat n esuturile cerebrale de obolan, gena pentru hormonul ce elibereaz gonadotropina, gena fiind notat GnRH (gonadotropin releasing hormone).

Figura 5 Genomul bacteriofagului (X 174 care conine gene suprapuse

Au descoperit c secvena nucleotidic de pe catena pereche, opus cu secvena genei GnRH, este transcris. Aceast gen localizat opus fa de gena GnRH, a fost numit gen antisens SH.

Gena GnRH codific un hormon necesar pentru dezvoltarea sexual, iar absena sa induce sterilitate. Din aceast cauz, gena este foarte stabil. Gena SH profit i ea de stabilitatea genei GnRH, avnd posibil un rol biologic foarte important, neelucidat nc.

Exista astzi tehnici de terapie genic cu oligomeri antisens. Se cunosc dou tehnici de acest fel:

1. Tehnica triplex ADN, se bazeaz pe faptul c oligomerii sintetizai artificial pot nconjura dublul helix de ADN, rezultnd triplexuri de ADN. Triplexurile de ADN blocheaz transcripia anumitor gene, adic sinteza de ARNm. Partea codificatoare a genei este acoperit cu proteine protectoare i ca urmare, este inaccesibil pentru medicamente, n timp ce, regiunea reglatoare de control, este semnificativ mai accesibil. Regiunea reglatoare a genei, controleaz rata transcripiei. Prin utilizarea de oligonucleotide, se formeaz triplete TAT i GGC n regiunea reglatoare a genei, realizndu-se astfel triplexul ADN. Acest fenomen blocheaz transcripia.

2. Tehnica ADN antisens, prin care oligonucleotidele antisens se cupleaz cu ARNm, blocnd translaia, adic sinteza de proteine.

nc din perioada anilor '80 s-a demonstrat c unele microorganisme produc n mod natural ARN antisens, n scopul controlului expresiei unor gene. Aceast strategie antisens este utilizat de asemenea de plante i animale, pentru reglajul genetic al activitii unor gene.

Oligomerii antisens, se utilizeaz n prezent, pentru combaterea unor infecii virale, cum este cea cu virusul Paplilloma, care provoac afeciuni genitale. Se ncearc utilizarea unui oligomer antisens direcionat contra produsului genei gag, de la virusul imunodeficienei umane.

De asemenea, se efectueaz cercetri pentru utilizarea oligonucleotidelor antisens direcionate, pentru distrugerea celulelor tumorale. n acest scop, se folosete tehnica ex vivo a mduvei osoase, care se trateaz cu oligonucleotidele antisens direcionate contra ARNm, sintetizat de gena p53, gen considerat supresoare de tumori, dar care la bolnavii de leucemie acut mielogen este superactiv. O alt gen int n cazul acestei maladii, este gena c-myb, care n mod normal, promoveaz nmulirea celulelor sangvine. Funcionarea anormal a acestei gene este implicat n leucemia uman, ca i n alte maladii.

S-a decoperit c n sisteme celulare libere, utilizarea de oligomeri blocheaz transcripia unor gene virale sau reduce considerabil nivelul transcripiei.

n prezent, se studiaz astfel de medicamente pe baz de oligomeri antisens, care se pot cupla cu ARNm, blocnd translaia, sau cu regiunea de control a genei (ADN), blocnd transcripia. Aceasta este ceea ce se numete terapie genic, realizat la nivelul acizilor nucleici.

Gene egoisteNoiunea de ADN egoist a fost introdus nc din anul 1980, de ctre I. Orgel i F.H.C. Crick, pe de o parte i W.F. Doolittle i C. Sapienza, pe de alt parte. Prin ADN egoist se nelege, existena unor macromolecule de ADN din organismele eucariote, care sunt lipsite de orice funcie pentru organism. Denumirea se justific pentru c, dei consum energie i precursori pentru a se replica, acest ADN nu pare a fi angajat n realizarea vreunei funcii celulare. Deci, ADN egoist se menine pe el nsui i se reproduce pe cont propriu, ca un parazit molecular. Aadar, celulele eucariote conin pe lng genele utile organismului i gene parazite care par c nu-i servesc la nimic. Aceste gene au fost denumite gene egoiste. Se consider c existena genelor egoiste explic prezena ADN satelit (micro- i macrosatelii), al genelor care se repet de-a lungul macromoleculei de ADN de mai multe ori.

La om, genele propriu-zise ocup doar 10% din ADN genomic. Restul de 90% este reprezentat de secvene ADN egoist.

Nu este exclus ca, ADN redundant, s ndeplineasc roluri arhitecturale, furniznd situsuri pentru legarea proteinelor armturii cromosomiale, dup cum nu este exclus nici posibilitatea interveniei lor, n iniierea proceselor de recombinare.

Gene sritoareIniial, genomul era considerat ca o colecie de gene plasate stabil n cromosomi, ntr-o anumit ordine. Aceast concepie a existat pn la descoperirea elementelor genetice mobile (moveable genetics elements). Acestea au fost identificate pentru prima oar de ctre cercettoarea american Barbara Mc. Clintock, n anul 1940, pe baza unor experiene efectuate la porumb.

Studiind legtura dintre pigmentaia boabelor la porumb i modificrile cromosomilor acestei plante, Clintock a concluzionat c modificarea pigmentaiei, se datoreaz unor elemente genetice mobile, care circul n interiorul genomului i au posibilitatea de se include n interiorul diverselor gene, determinnd blocarea sau inactivarea parial a lor. Aceste elemente genetice mobile au fost considerate adevrate gene sritoare (jumping genes), iar ulterior au fost denumite transpozoni.

Primul element genetic mobil, care se manifest i ca o poziie a ruperii cromosomului sau disociere, a fost numit locusul Disociator, notat Ds, care are capacitatea de a-i schimba poziia n cadrul aceluiai cromosom sau chiar n alt cromosom. S-a constatat c activitatea locusului Ds se realizeaz numai n prezena altui locus, numit Activator, notat Ac, care are capacitatea de a activa ruperea n locusul Ds.

Integrarea genei Ds n apropierea imediat a genei C, care determin culoarea aleuronei, contribuie la inactivarea genei C. n acest fel, seminele heterozigote C/c/c (endospermul este un esut triploid), devin necolorate. n prezena activatorului Ac, gena Ds poate prsi locusul C, condiionnd prin aceasta, apariia de pete colorate, pe suprafaa incolor a endospermului.

Elemente genetice mobile au fost evideniate i la alte eucariote: grul, inul, drojdia de bere, drosofila, oareci etc. Astfel de structuri mobile s-au descoperit i la procariote.

Se admite c transpozonii ofer mari posibiliti de rearanjare la nivelul macromoleculei de ADN (inversii, deleii, duplicaii, adiii) i asigur recombinarea genetic nelegitim (ntre segmente neomoloage de ADN). n acest fel, transpozonii dein un important rol n evoluia organismelor. Deplasarea transpozonilor dintr-un locus n altul, condiioneaz nu numai efecte evolutive, ci chiar n generaia respectiv, contribuie la funcionarea sau inactivarea genelor adiacente.

Studiul structurii i al modului de aciune a transpozonilor, face posibil folosirea lor n procesul de manipulare a mesajului genetic. Actualmente, se efectueaz cercetri, care arat c transpozonii, pot fi utilizai ca vectori, n scopul transferului de gene, n cadrul investigaiilor de inginerie genetic.

9. Reglarea activitii genelor

Dup cum s-a precizat anterior, la procariote i la eucariotele inferioare (drojdii), genele sunt continue, adic formate numai din exoni (gene active), n timp ce la eucariotele superioare (plante i animale), genele sunt discontinue. Structura genei, influeneaz hotrtor modul de transmitere a mesajului genetic la nivelul ribosomilor, unde are loc traducerea informaiei n procesul de translaie.

O celul are mai multe posibiliti, de a controla transmiterea informaiei genetice, de la gen la protein i anume prin:

controlul transcrierii (citirea genei la nivelul ARNm);

controlul procesrii ARNm primar (ndeprtarea intronilor la eucariotele superioare);

controlul translaiei (n citoplasm, la nivelul ribosomolor);

controlul descompunerii ARNm n citoplasm;

controlul proceselor posttranslaionale (procesarea proteinelor dup eliberare de la nivelul ribosomilor) i a nmagazinrii acestora n citoplasm.

9.1 Reglajul genetic la procariote

La procariote, reglajul genetic se realizeaz la nivel transcripional i la nivel translaional.

Procariotele au capacitatea de a-i conserva energia i resursele, prin producerea de proteine doar cnd acestea sunt necesare. Coninutul proteic al unei bacterii, se poate schimba n funcie de condiii. Exist cteva ci prin care o celul procariot i poate bloca aportul unei proteine care nu este necesar ntr-un anumit moment.

Blocarea transcripiei ARN pentru acea protein

Hidroliza ARNm dup ce a fost sintetizat, naintea procesului de translaie

Prevenirea translaiei ARNm la nivelul ribozomilor

Hidroliza proteinei dup ce a fost produs

Inhibarea funciilor proteinei.A. Reglajul genetic la nivel transcripional1. Reglajul negativAcest tip de reglaj reprezint mecanismul de reglare genetic care duce la represarea operonului, n vederea opririi transcrierii (transcripiei). Un asemenea tip de reglaj este reprezentat de modelul clasic Jacob Monod, descris n celula bacterian de Escherichia coli. n acest caz este prezent un operon represabil tip lactoz.

Modelul Jacob Monod reprezint unul dintre mecanismele de feed-back negativ (mecanism n care exist o relaie invers proporional ntre concentraia unui produs final i intensitatea sintezei acestuia).

Acest model se bazeaz pe existena operonului lac (responsabil de metabolismul lactozei) n genomul celulei bacteriene de Escherichia coli.

Operonul reprezint cea mai important caracteristic a genomului bacterian. Prin operon, se nelege unitatea funcional integrant a materialului genetic, de la procariote. Orice operon este alctuit din gene structurale care codific proteine, o gen operatoare i una promotoare, care controleaz activitatea genelor structurale.

Unitatea operon de la procariote, format din secvene codificatoare (genele structurale) i din secvene de control (gena operatoare i gena promotoare), reprezint unitatea de transcripie a genomului procariot. Din aceast unitate de transcripie, sunt transcrise numai secvenele codificatoare.

La o anumit distan de operon, se afl gena reglatoare, mpreun cu promotorul acesteia, acestea avnd rolul de a regla activitatea ntregului operon.

n mod normal, celula de E. coli metabolizeaz glucoza, iar n lipsa acesteia, lactoza. Pentru metabolizarea lactozei, celula bacterian deine n genom, un sistem de reglare. Acest sistem cuprinde dou regiuni diferite:

regiunea operonului lac (unitatea de transcriere);

regiunea reglatoare a operonului lac.Regiunea operonului lac este format din trei gene structurale, notate z, y, a, fiecare codificnd cte una din cele trei enzime:

(-galactozidaza, pentru hidroliza lactozei n glucoz i galactoz;

(-galactozid-permeaza, pentru transportul lactozei prin membrana celular;

tiogalactozid-transacetilaza, enzim neesenial pentru metabolismul lactozei, cu rol incert.

Alturi de cele trei gene structurale, se afl gena operator, notat O i gena promotor a operonului, notat PO.

Regiunea reglatoare a operonului este format din gena reglatoare propriu-zis, notat R i promotorul genei reglatoare, notat PB. Aceast regiune controleaz activitatea regiunii operonului lac.

Pentru metabolizarea lactozei, regiunea operonului lac devine activ, numai cnd n mediul extern lipsete glucoza. n aceste condiii, n operonul lac, cele trei gene structurale se transcriu simultan, ca o unitate, n trei macromolecule de ARNm, legate ntre ele i care se translaioneaz n cele trei proteine-enzime, deoarece fiecare din cele trei ARNm are un codon start i un codon stop propriu.

Gena promotor a operonului lac (PO) reprezint o secven start pentru sinteza ARNm pe care se leag ARN-polimeraza.

n celula bacterian de E. coli, conform modelului Jacob-Monod, metabolizarea lactozei presupune dou etape:

(-galactozidaz

I. lactoz ( allolactoz

II. allolactoz ( glucoz ( galactoz

Astfel, atunci cnd n mediu exist:

o cantitate foarte mic de lactoz sau aceasta lipsete total este activat sistemul represor. Proteina represor activ, determin (prin legarea de promotorul operonului), oprirea transcrierii, ceea ce are drept rezultat, inhibarea sintezei celor trei proteine-enzime i acumularea lactozei n mediu (Figura 6).

o cantitate mare de lactoz determin inhibarea represorului, care duce la declanarea transcrierii i deci la sinteza celor trei proteine-enzime, cu scderea cantitii de lactoz n mediu.

Represorul este o protein cu greutate molecular de 150.000 daltoni, format din patru subuniti identice.

Inductorul este reprezentat de lactoz.

Gena operatoare i gena promotoare sunt adiacente, fiind constituite din cte circa 100 de nucleotide, ambele fiind situate la nceputul operonului lac.

Modelul Jacob-Monod este valabil, nu numai pentru celula bacterian de Escherichia coli, pentru bacterii n general i pentru virusuri. La E. coli au fost identificai peste 100 de operoni, dintre care cei mai muli se pare c i exercit aciunea dup principiul operonului de lactoz.

2. Reglajul pozitiv

Reglajul pozitiv reprezint mecanismul de reglare genetic care determin inducerea operonului n vederea declanrii transcrierii. n acest caz, operonul este inductibil. Astfel de exemple sunt operonul L-ara (pentru sinteza arabinozei la E. coli) i operonul mal (pentru sinteza maltozei la E. coli). n ambele cazuri, respectivii operoni, sunt indui prin inactivarea represorului, cuplat n prealabil cu un aporepresor.

Un aspect particular al reglajului pozitiv, l reprezint inducerea enzimelor de reparare a ADN.Ambele tipuri de reglaj, negativ i pozitiv se realizeaz printr-un circuit de feed-back negativ, ceea ce semnific transmiterea comenzii de reglare de la concentraia produsului final ctre substratul iniial inductor al respectivei ci metabolice.

Pentru a avea loc transcrierea ARNm policistronic (ARNm rezultat din transcrierea simultan a mai multor gene structurale adiacente, gene ce aparin aceluiai operon), la nivelul sistemului de reglaj genetic al celulei bacteriene este obligatoriu ca:

- operonul s nu fie cuplat cu represorul;

- complexul AMPc-CAP s fie legat la un situs specific din promotor.

AMPc = acid adenosin-monofosforic-ciclic.

CAP = proteina activat de catabolit. Este un dimer cu dou subuniti identice de 22 kd.

Complexul AMPc-CAP va facilita aciunea ARNm-polimerazei n cursul procesului de transcriere.

Trebuie precizat faptul c, clasificarea anterioar este din ce n ce mai putin utilizat, o dat cu identificarea diferitelor componente ale operonilor i a diferentelor existente ntre acetia. Astfel, referitor la structura mecanismelor de reglare, exist dou tipuri de sisteme:

1. Sisteme inductibileCompuii care stimuleaz sinteza unei enzime (Ex: lactoza) sunt numii inductori, iar enzimele produse sunt considerate ca fiind inductibile, n timp ce enzimele care sunt produse permanent, n mod constant, sunt numite enzime constitutive.Exemplul clasic de sistem inductibil, este reprezentat de operonul lac descris anterior

Figura 6 Reprezentarea schematic a sistemului de reglare,

a metabolismului lactozei la Escherichia coli

n continuare, sunt detaliate cele doua etape de reglaj ale operonului lac

Figura 7 Cnd lactoza inductorul, lipsete din mediu, nu poate inactiva represorul

Figura 7 n prezena lactozei (inductorul), represorul este inactivat i se poate desfura sinteza2. Sisteme represibileCnd sinteza unei enzime poate fi blocat, nseamn c enzima este represibil. n sistemele represibile, proteina represoare nu i poate bloca operonul, dect dac este legat cu un corepresor, care poate fi chiar produsul final de metabolism (Ex: triptofanul) sau un analog de-al su. Dac produsul final nu este prezent, proteina represoare nu se poate lega la operator, iar operonul este transcris la capacitate maxim. Dac produsul final este prezent, represorul se leag la operator, iar operonul este blocat (Figurile 8 9).

Figura 8 n absena triptofanului (corepresorul), represorul este inactiv i se desfoar sinteza

Figura 9 n prezena triptofanului (corepresorul), represorul este activat

i nu se desfoar sintezaDiferenele dintre sistemele inductibile i represibile sunt mici, dar importante:

n sistemele inductibile, substratul cii metabolice (inductorul), interacioneaz cu o protein reglatoare (represorul) pentru a-i anula capacitatea de a se lega la operator, permind astfel transcripia

n sistemele represabile, produsul cii metabolice (corepresorul) interacioneaz cu o protein reglatoare pentru a-i permite cuplarea cu operatorul, ceea ce duce la o blocare a transcripiei.n general, sistemele inductibile controleaz cile de catabolism (care sunt activate numai cnd substratul este disponibil), iar sistemele represibile controleaz cile de biosintez (care sunt blocate pn cnd produsul devine indisponibil). n ambele tipuri de sisteme, moleculele reglatoare, funcioneaz prin legarea la operator. 3. Mecanisme reglatorii ale factorilor de virulen la bacterii

n cazul operonilor, pe lng secvenele ADN cu rol structural, implicate n sinteza diferitelor componente celulare exist i secvene ADN cu rol reglator.

Regulonul reprezint un ansamblu de gene aflate sub incidena aceleiai gene reglatoare.

Un exemplu foarte cunoscut este regulonul ToxR, descris la tulpinile de Vibrio cholerae grup O1, biotip clasic. n cadrul regulonului ToxR, gena reglatoare ToxR coordoneaz activitatea a cel puin 17 gene structurale cunoscute pn n prezent (ctxA, ctxB, factorul de colonizare CTP, factorul accesoriu de colonizare, proteinele de membran ompT i ompU, trei lipoproteine etc.).

B. Reglajul genetic la nivel translaional

La acest nivel, exist mai multe tipuri de reglaj genetic: mecanisme de atenuare, rspunsul stringent, represia translaiei de ctre proteine ribosomale libere, inhibarea sintezei proteice de ctre ARNmic.

1. Mecanisme de atenuare

Asemenea mecanisme exist la bacterii, n condiiile n care procesul de transcriere se suprapune parial peste procesul de translaie.

Mecanismul de atenuare, face parte din reglajul fin al expresiei genice. Acest mecanism, a fost descris n cursul procesului de biosintez a triptofanului. n cursul acestui proces, a fost evideniat faptul c, n afar de aciunea de reglare la nivel de transcriere, de ctre produsul final de sintez (triptofanul), exist i un al doilea mecanism de reglare a respectivei biosinteze a triptofanului, la nivel de translaie.

n acest al doilea mecanism de reglare, intervine o secven de 123 - 150 de ribonucleotide, situat la captul 5' al moleculei de ARNm policistronic, care are capacitatea de a modula viteza de traducere a respectivului lan ARNm. Deleia acestei secvene atenuatoare, determin amplificarea de ase ori a traducerii.

2. Rspunsul stringentAcest tip de reglaj apare n cazul cultivrii celulelor bacteriene, ntr-un mediu srac n aminoacizi. Carena n aminoacizi, este sesizat de celul, care reacioneaz prin scderea rapid a sintezei proteinelor ribosomale. Scderea sintezei proteinelor ribosomale, se realizeaz sub aciunea factorului stringent, care este un guanosin tetrafosfat, notat ppGpp, situat pe subunitatea ribosomal 50S. Acest factor, prin legare de ARNm - polimeraza i ARNt polimeraza pe care le inactiveaz, blocheaz sinteza ARNm i respectiv ARNt

.

3. Represia translaiei de ctre proteine ribosomale libereAsemenea proteine ribosomale libere, joac rol de represor, legndu-se de ARNm n apropierea situs-ului de iniiere, pentru propria lor sintez i blocheaz sinteza mai multor proteine codificate de ctre mesajul ARNm policistronic.4. Inhibarea sintezei proteice de ctre ARNmicARNmic (mRNA-interfering complementary RNA) este un ARN complementar i interferent cu ARNm, adic un ARN antisens.

S-au descris gene mic implicate n sinteza ARNmic.

ARNmic are rol n reglarea genetic la nivel de translaie.

Expresia genelor poate fi reglat prin molecule de ARNmic (ARN complementar), care sunt capabile s se lege de ARNm-urile corespunztoare diferitelor gene i deci s inhibe procesul de translaie.

Cel mai eficient ARNmic este cel complementar secvenei ribonucleotidice Shine-Dalgarno (acest secven preced codonul de iniiere AUG pentru iniierea translaiei la procariote) a ARNm-ului, deoarece mpiedic fixarea ribosomilor de captul 5' al acestui ARNm, mpiedicnd iniierea translaiei.

ARNmic determin inhibiia aproape complet a proliferrii colifagului SP integrat n celula bacterian de E. coli. n acest caz, ARNmic inhib sinteza proteinei fagice prin mpiedicarea translaiei la nivelul ribosomilor celulei bacteriene gazd.

ARNmic prin hibridizare cu ARNm implicat n sinteza unor proteine majore de membran extern poate inhiba sinteza respectivelor proteine.

Folosirea ARNmic (ARN-antisens) n scopul inhibrii expresiei genelor virale s-a dovedit a fi o cale eficient n prevenirea infeciilor virale. ARN-antisens are o foarte larg specificitate, ceea ce prezint un mare avantaj n utilizarea lui clinic (vezi subcap. 5.8.).

9.2. Reglajul genetic la eucariote

n comparaie cu celula procariot, celula eucariot deine o cantitate de ADN de 100-10000 ori mai mare i cu totul alte mecanisme de reglaj genetic. Pentru acest tip de celule, cu funcii diferite, se accept i existena unor pattern-uri diferite de gene (active i inactive).

Operonii, foarte rspndii la procariote, de gsesc doar la un numr foarte redus de eucariote inferioare. De exemplu, la drojdii, a fost descris un operon care conine o gen pentru descompunerea galactozei.

La eucariote, reglarea activitii genelor se efectueaz la trei nivele: la nivelul replicrii ADN, la nivelul transcrierii, la nivelul translaiei.

A. Reglajul genetic la nivelul replicrii ADNLa acest nivel, reglarea expresiei genice se face prin:

activitatea exonucleazic n direcia 5'(3' a ADN-polimerazei 1 (fenomenul de proofreading);

gradul de condensare al ADN cromosomial, n urma interaciunii cu proteinele histonice i nonhistonice. De formarea complexelor histone-nonhistone depinde gradul de despiralizare a macromoleculelor de ADN i implicit gradul de transcriere a acestora.

B. Reglajul genetic la nivelul transcrieriiCile de reglare n acest caz sunt:

Promotorii cu rol n iniierea transcrierii:

-promotori proximali, situai pe lanul ADN la nivelul secvenei TATA-box (sau varianta acesteia);

-promotori specifici (enhancer), situai n amonte de secvena TATA-box;

-factori de transcriere (proteine). Acetia se leag specific la nivelul unor scobituri din lanul de ADN:

-deasupra sau sub secvenele codificatoare ale genei specifice a crei activitate o regleaz;

-n mijlocul genei, pe regiunea de control intern (ex. gena pentru sinteza ARNr 5S). n acest caz, factorul de transcriere este factorul TF III A;

Metilarea ADN. Acest procedeu intervine att n reglarea activitii genelor, ct i n procesarea transcriptelor primare.

C. Reglajul genetic la nivelul translaieiLa acest nivel, reglajul genetic se realizeaz prin:

Procese de maturare ale ARNm n vederea translaiei. Fenomenul de bonetare (capping) la captul 5' al ARNm primar (ARNm premesager), fenomenul de poliadenilare la captul 3' al ARNm primar i fenomenul de procesare intracatenar (splicing) intervin n maturarea ARNm primar.

Aspectul particular al fenomenului de splicing n trepte, pornind de la aceeai secven genic, n cazul sintezei imunoglobulinelor. Astfel, se poate ajunge la o mare variabilitate a moleculelor imunoglobulinice, cu un minimum iniial de material genetic. 20