Cơ chế biểu hiện gen của sự phân hóa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM
KHOA SINH HỌC
Monday, April 7, 2014 1
Thành viên
Mai Hữu Phương
Nguyễn Thị Bích Loan
Qua Đồng Công Thành
Lê Thị Thu Trang

Nội dung
I. Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote
II. Sự biệt hóa tế bào

Cơ chế biểu hiện sự phân hóa của gen
- Bộ gen ở Eukaryote phức tạp
- Các tế bào không tiếp xúc trực tiếp
với môi trường
1. Đặc điểm

- Sự điều hòa hướng tới việc biệt
hóa từng loại tế bào và không
mang tính thuận nghịch
- Sự điều hòa phức tạp hơn,
được thực hiện ở nhiều mức độ
khác nhau
1. Đặc điểm

Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote
- Bộ gen của tất cả các tế bào
trong cơ thể đều như nhau
nhưng các gen ở các tế bào
hoạt động không như nhau,
trong cùng một loại mô các
gen cũng không hoạt động
cùng một lúc mà hoạt động
vào các thời điểm khác nhau
1. Đặc điểm

Biến đổi trong cấu trúc hóa học
 Methyl hóa các base Cytosine ở vùng G-C của promoter kiềm hãm sự
phiên mã
 Methyl hóa lysine, arginine ức chế biểu hiện gen hoặc hoạt hóa
Lysine 4 của H3: hoạt hóa
Lysine 9 của H3: bất hoạt
 Acetyl hóa đuôi histon (lysine) tạo điều kiện thuận lợi cho phiên mã
2. Điều hòa ở mức độ phân tử

Amino acids
available
for chemical
modification
Histone
tails
DNA
double
helix
Nucleosome
(end view)
(a) Histone tails protrude outward from a nucleosome
Unacetylated histones Acetylated histones
(b) Acetylation of histone tails promotes loose chromatin structure that permits transcription

- Gốc photphate làm NST đóng
chặt lại, ức chế sự biểu hiện gen
- Sự sắp xếp các gen cần biểu
hiện vào cấu trúc NST thuận lợi
cho sao chép và phiên mã
Ví dụ: Họ gen 𝛽 – globine gồm
𝛼, 𝛾, 𝛿, 𝛽 được sắp xếp liền kế
phù hợp với từng thời kỳ của cơ
thể
3. Điều hòa ở mức độ NST

Dựa vào sự tương tác (nhân tố Trans) và trình tự DNA chuyên biệt (trình tự
Cis)
Các protein tham gia vào quá trình biểu hiện gen (Trans):
- Nhân tố phiên mã chung: khởi sự phiên mã ở mức tối thiểu
- Nhân tố phiên mã riêng: tăng cường hoặc kìm hãm
Cấu trúc chung của nhân tố Trans:
- Domain đặc hiệu gắn với DNA
- Domain tác động đến sự phiên mã
4. Điều hòa ở mức phiên mã

Các trình tự tham gia vào quá trình biểu hiện gen (Cis):
- Vùng Promoter
- Cấu trúc Palindrome
- Trình tự khuếch đại Enhancer: Kết hợp với nhân tố Trans tang phiên mã 50
– 1000 lần. Nằm cách gia gen đích, thâm chí trong intron
- Trình tự dập tắt Silentcer: Hạn chế sự biểu hiện gen

Yếu tố phiên mã riêng
DNA
Enhancer
Trình tự
ĐK từ xa
Promoter
Gene
TATA box
Yếu tố
phiên mã chungProtein
bẻ cong ADN
Nhóm protein liên kết
RNA
polymerase II
RNA
polymerase II
RNA synthesis
Phức hệ
khởi đầu phiên mã

- Ngoài tương tác Cis – Trans còn
có tương tác giữa protein và
protein
- Các protein này gắn vào các
trình tự DNA nằm cách xa gen
đích, gấp DNA lại → Thuận lợi
cho RNA polymerase gắn vào
phiên mã

- Các hormone cũng tham gia
vào quá trình điều hòa
- Trên màng nhân có các thụ thể
hormone
- Hormone theo máu đến tế bào
đích → receptor → phức hợp
vào nhân → trình tự Cis →
Khởi sự phiên mã

Quá trình Splicing tạo nhiều mRNA
khác nhau
5. Điều hòa ở mức độ sau phiên mã

- Thay đổi tuổi thọ của mARN
- Biên tập lại các RNA và thay đổi
chuỗi polypeptide bằng cách thêm
hoặc thay thế mã di truyền
5. Điều hòa ở mức độ sau phiên mã

5. Điều hòa ở mức độ dịch mã
- Sự bất hoạt hoặc hoạt hóa các nhân
tố dịch mã
6. Điều hòa ở mức độ sau dịch mã
- Thay đổi các acid amin, cấu trúc
không gian 3 chiều
- Phân hủy protein bằng enzyme

Mỗi tế bào trong sinh vật đa bào chưa tất cả các gen của bộ gen. Để phát triển
bình thường, tất cả tế bào phải có khả năng đóng mở các gen đáp lại những
biến đổi của môi trường tiến tới hình thành hàng loạt kiểu tế bào chuyên hóa
cao. Quá trình đó gọi là biệt hóa tế bào

Sự biệt hóa tế bào
- Ở các loài sinh vật bậc cao, cơ
thể trưởng thành gồm nhiều loại tế
bào khác nhau.
- Các tế bào này đều bắt nguồn từ
hợp tử ban đầu, qua quá trình biệt
hóa thực hiện các chức năng khác
nhau.
1. Các tế bào biệt hóa chứa thông tin
như nhau

- Số lượng NST, số lượng DNA và cả tỉ số (A + T)/(C +G) của các tế bào thuộc
các mô khác nhau của cùng một cơ thể đều giống nhau.
- DNA của các tế bào ở các mô khác nhau của cùng một cá thể không bị biến
đổi trong quá trình biệt hóa.

- Các tế bào thuộc các mô
khác nhau có hàm lượng protein
và RNA khác nhau nhiều
- Nhiều loại tế bào chuyên
hóa chỉ tổng hợp chủ yếu một
loại protein
- Tuy cùng chưa thông tin di
truyền như nhau nhưng mỗi loại
tế bào biệt hóa chỉ sử dụng một
phần thông tin
2. Các tế bào biệt hóa chỉ sử dụng một phần thông tin

3. Sự điều hòa ở mức phiên mã là nguồn gốc căn bản của các sai khác giữa
những tế bào biệt hóa
- Tế bào biệt hóa một số gen phiên mã, còn
các gen khác thì không.
- Việc phát hiện gen điều hòa và các gen
đóng mở giúp hiểu được sự điều hòa quá
trình phát triển cá thể và biệt hóa tế bào

Một số phương pháp biệt hóa tế bào
1. Biệt hóa bằng hóa chất: tác động
lên tế bào làm tế bào thay đổi sự
biểu hiện của gen, hoặc đóng một
số gen đang hoạt động và mở một
số gen chưa hoạt động.

2. Kích thích vật lý: Xung điện, các lực cơ học
và xử lý nhiệt có thể làm tế bào gốc biệt hóa.
Nếu làm giảm nhiệt độ các tế bào cơ tim phôi
chuột sẽ làm tăng sự biểu hiện của beta-
TGF, tác nhân gây biệt hóa ở một số tế bào.
3. Chuyển gen: điều hòa sự biệt hóa
tế bào gốc phôi.
- Đưa gen cần chuyển vào tế bào
nhằm bổ sung một số gen hoạt động
vào hệ gen của tế bào gốc phôi.

4. Biệt hóa bằng các chất nền: Biệt
hóa bằng các chất nền dựa vào sự
tương tác giữa tế bào và chất nền
trong nuôi cấy tế bào in vitro. Tế bào
hoạt động nằm trong chất nền ngoại
bào ECM
Mỗi mô khác nhau có thành phần
ECM của riêng nó. Bổ sung ECM
thích hợp giúp các tế bào gốc có thể
biệt hóa.

Tóm lại, bộ gen của tế bào chứa các trình tự nucleotide của DNA thông tin
để tạo hàng nghìn các protein và phân tử RNA khác nhau.
Tế bào chỉ biểu hiện một nhóm gen của nó; các kiểu tế bào biệt hóa khác
nhau ở sinh vật đa bào được sản sinh do các nhóm gen khác nhau có sự biểu
hiện không giống nhau.
Tùy vào điều kiện môi trường, các tế bào có sự điều hòa gen khác nhau tạo
thành các kiểu hình khác nhau (thường biến) để thích nghi với môi trường
sống.

Tài liệu tham khảo
1. Phạm Thành Hổ (2010), Di truyền học, NXB Giáo dục Việt
Nam.
2. Lê Duy Thành, Tạ Toàn, Đỗ Lê Thăng và Đinh Đoàn Long
(2007), Di truyền học, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
3. Cùng với tư liệu, hình ảnh và clip tham khảo trên mạng
Internet.

Caûm ôn coâ vaø
caùc baïn ñaõ
laéng nghe

Cơ chế biểu hiện gen của sự phân hóa

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (14)

Similar to Cơ chế biểu hiện gen của sự phân hóa

Similar to Cơ chế biểu hiện gen của sự phân hóa (20)

Cơ chế biểu hiện gen của sự phân hóa