0000029(1)

GENETYKA

1.    Aktywność potowych (już zsyntetyzowanych) białek:

2.    Któryś z etapów syntezy odpowiednich białek.

Przykłady:	Poziom regulacji
wpływ insuliny na poziom cAMP w komórkach wątroby i mięśni; wpływ sterydów na transkrypcję pewnych odcinków DNA	REGULACJA HORMONALNA		TT *- | 5 f	Mechanizmy kontroli metabolizmu	Hf
modyfikacja allosteryczna; przyłączanie i odłączanie koenzymu	KONTROLA AKTYWNOŚCI GOTOWYCH ENZYMÓW	: T *• i	Wewnątrzkomórkowy		Dotyczy wszystkich organizmów
usuwanie odcinków- sygnałowych zasłaniających centrum aktywne	OBRÓBKA POSTTRANSLACYJNA
wpływ na szybkość translacji	TRANSLACJA
składanie egzonów; redagowanie*	OBRÓBKA POSTIRANSKRYPCYJNA	3 1 s
oddziaływa nie enha nce rów; operony i regulony	TRANSKRYPCJA
	urpi ^Nic należy do mechanizmów Ki.rLiKACJA kontroli metabolizmu!

lab. 4. Poziomy regulacji metabolizmu w organizmach żywych wraz z wybranymi przykładami. Oznaczone gwiazdką redagowanie nie jest omawiane h- szkole średniej, wymienienie go ma Ci jedynie pokazać, że w rzeczywistości jest wiele różnych, specyficznych systemów regulacyjnych (opis w tekście).

Najbardziej oczywiste dla każdego jest sterowanie aktywnością gotowych enzymów. W sytuacji, gdy komórka bardzo szybko ..potrzebuje włączenia” jakiegoś białka enzymatycznego lub odwrotnie, jest to bardzo dobre, powszechnie „stosowane” rozwiązanie. Typowym przykładem jest tu regulacja przy pomocy inhibitora allosteryczncgo, który modyfikuje pośrednio centrum aktywne i dany enzym przestaje katalizować „swoją” reakcję. Mówimy wówczas o regulacji na poziomie gotoweenzymu (por. Tab. 4 i przykład na Ryc. 100).

Obok niewątpliwych zalet, takie sterowanie metabolizmem ma też istotną wadę — jego stosowanie wymaga zsyntetyzowania białka enzymatycznego. To zaś może oznaczać:

A)    duże koszty energetyczne związane z transkrypcją i translacją:

B)    blokowanie aparatu translacyjncgo, który może być potrzebny do syntezy innego białka;

C)    angażowanie pewnej ilości substratów — aminokwasów, które też mogą akurat być potrzebne do innych celów;

D)    że cząsteczki tego białka zajmą pewną przestrzeń w komórce. Biorąc pod uwagę rozmiary tej ostatniej nie jest to problem marginalny.

Powstaje więc pytanie, czy zawsze sensowne jest najpierw- budowanie cząsteczek białkowych, a dopiero potem regulowanie ich aktywności? Oczywiście, że nie! W pewnych przypadkach

lepszym rozwiązaniem może być wpływanie już na etapie syntezy białka. Spośród wielu możliwości najważniejszą i najprostszą jest ..włączanie" albo „wyłączanie" procesu przepisywania informacji genetycznej z DNA na mRNA, czyli ręgulacia na poziomie transkrypcji-

a

kwas asparaginowy +

karhnmnilolosfoian

E, -i--

I ranskarbamytaza

asparaginowa    kwas karbam>1o-

^ -asparaginowy

(PP.)

HAMOWANIE

Ł3    E4 Infosforan

NPp,) ► cytydyny

E,

(D — stosunkowo niski poziom P_k (tu: trifosforan cytydyny). E, jest więc aktywny;

Q) — przy wyższym P_k działa on jako inhibitor allosteryczny blokujący E,.

b.

O)

substrat

Ryc. 100. Allosteryczna regulacja aktywności enzymu transkarbamylazy asparaginowej u E. coli — poziom regulacji aktywnego enzymu: a — przykład szlaku syntezy trifosforanu cytydyny. b, — model systemu działającego, b, — zablokowanie przemian przez inhibitor allosteryczny (Pp,. Pp,— kolejne produkty przejściowe. P_t —produkt końcowy).

UWAGA: Inne sposoby sterowania ekspresją informacji genetycznej częściowo zostały opisane w poprzednich rozdziałach i to musi Ci na razie wystarczyć (por. też koniecznie CZĘŚĆ: MOLEKULARNE PODŁOŻE ... ROZDZ: 4.2).

7. 1. Model operonu prokariotycznego

WŁĄCZANIE! WYŁĄCZANIE GENÓW U PROCARYOTA JEST PROSTSZE NIŻ U EUCARY-

OTA

Systemy regulacyjne Procaryota cechuje relatywnie duża prostota, ponieważ funkcje takich komórek są wyraźnie mniej skomplikowane niż eukariotycznych (por. później ROZDZ: 7.2). Podobnie ma się rzecz z organizacją genomów. Nie dziwi więc, że systemy kontrolne u Procaryota zostały znacznie lepiej poznane — szczególnie u E. coli. Bakteria ta, rosnąc na pełnej pożywce z glukozą, syntetyzuje ok. 800 różnych białek enzymatycznych. Część z nich, np. enzymy szlaku glikolitycznego syntetyzowana jest w sposób ciągły, niezależnie od warunków zewnętrznych. Geny kodujące takie białka nazywamy konstytutywnymi, ponieważ ich transkrypcja trwa przez cały cykl życiowy komórki. Podobnie ma się sprawa w przypadku większości białek budulcowych, ale i tak

159