Гены эукариот имеют более сложное строение, чем гены прокариот.

Регуляторная часть гена эукариот включает цис-регуляторные элементы (промотор, который граничит с открытой рамкой считывания гена) и транс- регуляторные элементы (энхансеры, сайленсеры, аттенюаторы и инсуляторы) которые расположены далеко от кодирующей части гена (на расстоянии миллионов пар нуклеотидов). Белки, которые связываются с цис- и транс-регуляторными элементами ДНК, называются транс-действующими факторами (транс-действие означает взаимодействие между разными молекулами, а цис-действие - внутримолекулярные взаимодействия).

а) У эукариот промоторы отличаются специфичностью к разным РНК- полимеразам (у прокариот только одна РНК-полимераза). Это означает, что с промоторами генов, кодирующих транспортные РНК, связывается лишь РНК- полимераза ІІІ, а с промоторами генов, которые кодируют мРНК – лишь РНК- полимераза ІІ. Детально промоторы описаны ранее.

б) в составе генов эукариот есть много регуляторных элементов. Для генов, которые экспрессируются конститутивно (то есть с постоянной скоростью), достаточно лишь наличие участков для связывания общих факторов транскрипции. Для генов, скорость экспрессии которых изменяется, существуют участки, связывающие регуляторные белки (специфические факторы транскрипции, репрессоры).

К активирующим элементам генома принадлежат: энхансеры (усилители

транскрипции) – участки ДНК (мотивы, модули), которые содержат несколько десятков пар нуклеотидов и расположены на значительном расстоянии от регулируемого ими гена, находясь спереди или сзади промотора, или в составе интронов. Связывание с энхансером соответствующих регуляторных белков усиливает в десятки и сотни раз процесс транскрипции. Среди регуляторных



последовательностей выделяют так называемые элементы ответа, то есть энхансеры, общие для группы генов. Благодаря, этому один гормон, связавшись с одним регуляторным белком, может активировать несколько генов.

Некоторые энхансеры после связывания с определенными белками не усиливают, а наоборот, блокируют транскрипцию генов, тогда они называются сайленсерами, или ослабляют транскрипцию, тогда они называются аттенюаторами. Они обеспечивают так называемое генетическое молчание, или сайленсинг. Благодаря сайленсингу организм может выключать из работы те гены, которые ему на этом этапе не нужны. Это явление имеет место во время дифференциации клеток.

Известны также и инсуляторы или изоляторы - регуляторные элементы ДНК,

которые отвечают за блокировку взаимодействия между энхансером и промотором. Действие инсулятора обеспечивается присоединением к нему специальных инсуляторных белков. Потребность в инсуляторе возникает тогда, когда активируется энхансер общий для группы генов, а активация одного гена из этой группы является нежелательной. Тогда инсулятор



в) регуляторные белки – это белки, которые взаимодействуют с регуляторными элементами генома – промоторами, энхансерами, сайленсерами и т.д. Таких белков насчитывается сотни, если не тысячи. К ним принадлежат общие и специфические факторы транскрипции, коактиваторы и корепрессоры транскрипции, которые нами были охарактеризованы ранее. Принципиальной особенностью строения этих белков является наличие ДНК-связывающего домена, который отвечает за их соединение со специфическими участками ДНК, доменов, которые активируют транскрипцию за счет взаимодействия с белками основного инициаторного комплекса, факторами транскрипции, коактиваторами, РНК- полимеразой и доменов, связывающих лиганды. Благодаря присоединению лигандов происходит активация регуляторных белков. Различают: лиганды - индукторы транскрипции - глюкокортикоиды, половые гормоны, ретиноевая кислота и кальцитриол, гормоны щитоподобной железы. Лигандами-репрессорами чаще всего являются конечные продукты метаболических путей.

Корегуляторы транскрипции - многочисленная группа белков, которые

взаимодействуют с факторами транскрипции и активируют (коактиваторы) или подавляют (корепрессоры) транскрипцию определенных генов (рассматривалось ранее). Однако влияние этих белков может касаться не только этапов инициации, элонгации и терминации транскрипции, но даже и сплайсинга РНК. При этом сами коактиваторы или корепрессоры с ДНК

непосредственно не взаимодействуют. Механизм действия части корегуляторов заключается в том, что они модифицируют гистоновые белки, увеличивая или уменьшая доступность ДНК для транскрипции. Часть коактиваторов владеют ацетилтрансферазной, а часть корепрессоров - деацетилазной активностью. Присоединение ацетильных групп к аминогруппам гистонов ведет к уменьшению положительного заряда этих белков и освобождению отрицательно заряженной молекулы ДНК, которая становится доступной для транскрипции. При деацетилировании положительный заряд пистонов повышается, усиливается связь гистонов с ДНК и уменьшается доступность последней для считывания. Лигандами коактиваторов транскрипции нередко служат ядерные рецепторы разных гормонов, в частности рецепторы андрогенов, глюкокортикоидов.