1
CHƯƠNG 10: ĐIỀU HÒA SỰ
BIỂU HIỆN CỦA GENE
PHẦN II: CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC
TS. Nguyễn Hồi Hương
X.1. Các kiểu điều hòa sự biểu hiện gene
1. Sự biểu hòện của gene (gene expression): quá trình một
gene được phiên mã, dòch mã thành sản phẩm có chức năng của tế
bào.
Gene ở cacù động vật đa bào giống
nhau. Mức độ các gene được biểu
hiện không giống nhau.
2. Các kiểu biểu hiện gene
Biểu hiện liên tục hay gene cơ cấu (constitutive gene): gene phiên
mã liên tục tạo protein cần thiết cho đời sống tế bào dưới mọi điều kiện
(ví dụ các enzyme cơ bản của tế bào – constitutive enzyme).
Ví dụ: gene mã hóa enzyme quá trình đường phân,
protein của bộ khung tế bào hay nhiễm sắc thể,
protein của lưới nội chất, bộ Golgi hay màng nhân.
Biểu hiện điều hòa hay gene được điều hòa (regulated gene): chỉ
hoạt động trong một số điều kiện như
-Phụ thuộc vào giai đoạn phát triển
-Biệt hóa tế bào
-Điều kiện môi trường (t
o
, ánh sáng, trọng lực)
-Dinh dưỡng (thức ăn, hóa chất)
-Thời gian trong ngày
-Chu kỳ tế bào
Gene cơ cấu
Gene được điều hòa

Điều hòa quá trình biến đổi thứ cấp để enzyme có hoạt tính
Proenzyme  Enzyme
Điều hòa ngược.
Vi khuẩn biểu hiện những gene khác
nhau khi nguồn dinh dưỡng thay đổi
Phiên mã ở vi khuẩn
(mostly A,G)
(2x α, β, β‘ subunits)
Promoter: nơi RNA polymerase gắn vào một mạch
DNA để khởi sự phiên mã, vò trí điều hòa quan trọng
sigma factor:
TIểu đơn vò của
RNA polymerase
nhận biết promoter
Trình tự base
viết theo hướng
5‘  3‘
3
2. Điều hòa mức phiên mã
Điều hòa âm
Nguyên tắc: chỉ sử dụng năng lượng khi cần.

Điều hòa âm (negative control) =
regulator protein (repressor) kìm hãm tổng hợp mRNA

Hiện tượng
điều hòa
Cảm ứng enzyme
(enzyme induction)
Kìm hãm enzyme

ngừng phiên mã.
Nguyên tắc điều hòa biểu hiện gene ở Prokaryote
Gene điều hòa (regulator gene) đóng/ mở gene cấu trúc (structural
gene).
Gene điều hòa mã hóa protein kìm hãm (repressor protein).
Promotor: nơi RNA polymerase tương tác để khởi sự phiên mã
Operator: trình tự nằm sát cạnh hay nằm trong vùng promotor, có ái lực
với repressor tương ứng.
Khi protein kìm hãm
(repressor protein) gắn
vào operator, RNA
polymerase không gắn
được vào promotor,
ngừng phiên mã
Operon: đơn vò hoàn chỉnh của biểu hiện gene = nhóm các
gene cùng phiên mã và sự biểu hiện của chúng cùng được
điều hòa = promotor + operator + gene cấu trúc.
Lac operon: điều hòa âm, cảm ứng
chứa các gene cần thiết để dò hóa lactose (Glucose là nguồn năng lượng
ưa thích của E.coli), khi thiếu glucose, các gene mã hóa các enzyme dò
hóa lactose được biểu hiện để sử dụng lactose.
Lactose  Galactose + Glucose
Galactose  Glucose
Cần ba enzyme:
β-galactosidase
Permease
Transacetylase
Lac operon: 6kbp (1kbp=1000bp)
Gene mã
hóa

P
trp
: promotor
trpR: gene mã hóa trp repressor (aporepressor)
Trp: corepressor
Holorepressor (Trp + trp repressor) gắn vào operator
 Ngừng phiên mã enzyme
Trp operon: điều hòa âm, kìm hãm
Điều hòa trp operon
a) Không có Trp
RNA-Pol gắn vào promotor  Phiên mã các gene mã
hóa enzyme sinh tổng hợp Trp
b) Trp tích tụ
Corepressor (Trp) gắn vào
aporepressor, gắn vào operator ngăn
cản RNA-Pol.
X.3. Điều hòa biểu hiện gene ở Eukaryote
1. Các mức điều hòa
a) Cấu trúc nhiễm sắc chất
b) Phiên mã
c) Chế biến mRNA
d) Vận chuyển mRNA trưởng thành từ
nhân ra tế bào chất
e) Phân hủy mRNA không bền
f) Dòch mã
g) Biến đổi protein sau dòch mã
(glycosyl hóa, acetyl hóa, gắn đuôi
acid béo, thành lập cầu disulfide…)
h) Vận chuyển protein đến vò trí hoạt
động