Факторы транскрипции и промоторы генов у прокариот.
РНК-полимераза прокариот, ее субъединичная и трехмерная структуры. Ингибиторы РНК-полимеразы. Разнообразие сигма-факторов. Сигма-54 и особенности регуляции гена глутаминсинтазы. Промотор генов прокариот, его структурные элементы: последовательности –10 (Прибнов-бокс) и –35. Стадии транскрипционного цикла. Инициация, образование “открытого комплекса”, элонгация и терминация транскрипции. Факторы элонгации транскрипции E. coli (Gre A и Gre B). Особенности структуры терминаторов транскрипции, факторы терминации транскрипции (r-фактор, Nus-факторы); r-зависимая и r-независимая терминация.
Регуляция транскрипции у прокариот.
Сверхспирализация и транскрипция. Аттенюация транскрипции. Понятие оперона. Регуляция экспрессии триптофанового оперона. “Рибопереключатели”. Механизмы терминации транскрипции. Полярные мутации. Негативная и позитивная регуляция транскрипции. Лактозный оперон. CAP-белок. Регуляция транскрипции в развитии фага лямбда. Принципы узнавания ДНК регуляторными белками (САР-белок и репрессор фага лямбда). Принципы аутогенной регуляции и кооперативности на примере регуляции экспрессии репрессора фага лямбда.
РНК-полимеразы эукариот. Промоторы и базальные факторы генов, контролируемых РНК-полимеразами I и III.
РНК-полимеразы эукариот I, II и III. Участие разных полимераз в транскрипции разных клеточных РНК. Чувствительность полимераз к a-аманитину. Открытая и закрытая конформации РНК-полимеразы и их роль в стабилизации связи фермента с ДНК-матрицей.
Полимеразы I и III. Особенности структуры промоторов генов, транскрибируемих с помощью этих полимераз. Базальные транскрипционные факторы (SL1 и UBF) генов класса I. Базальные транскрипционные факторы (TFIIIA, TFIIIB и TFIIIC) генов класса III. Участие TBP в транскрипции генов всех трех классов.
Промоторы генов, контролируемых РНК-полимеразой II. Базальная транскрипция.
“Модули” промоторов полимеразы II у эукариот. Базальная транскрипция и общие факторы транскрипции. ТBP и TAF факторы. Узнавание ДНК фактором TBP. Базальные транскрипционные факторы TFIIA, THIIB, TFIIF, THIIE. Энзиматические активности базального фактора TFIIH. Сборка преинициаторного комплекса на промоторе. Особая роль TAF в преинициаторном комплексе на промоторах, не содержащих ТАТА-бокс. Ковалентная модификация факторов транскрипции. Фосфорилирование субъединицы РНК-полимеразы II и элонгация транскрипции.
Регуляция активности промоторов генов, контролируемых РНК-полимеразой II.
Регуляция транскрипции полимеразой II. Понятие о цис- и транс-регуляции транскрипции. Белки – активаторы транскрипции, их доменные структуры. Типы доменов, узнающих регуляторные цис-действующие элементы. Комбинаторный принцип в регуляции транскрипции. Коактиваторы и корепрессоры. Медиатор. Энхансеры и энхансеосома. Принцип “дальнодействия” в регуляции транскрипции. Тканеспецифичность энхансеров. Локус-контролирующие районы и инсуляторы.
Регуляция экспрессии генов внеклеточными сигналами.
Внешние сигналы (митогенные факторы, гормоны), регулирующие транскрипцию генов. Стадии процесса экспрессии генов, подверженные регуляции. Механизмы регуляции экспрессии генов в различных сигнальных каскадах. Семейства белков Jun и Fos, кодируемых протоонкогенами. STAT белки. AP1 и CRE сайты в промоторах генов. Белки-коактиваторы семейства p300/CBP.
Регуляция активности генов в развитии эукариот.
Дифференциальная активность генов в онтогенезе многоклеточных. Генетические каскады, регулирующие развитие. Гомеодомены регуляторных белков и явление гомеозиса. Принципы структурной организации и регуляции активности генов HOX-кластеров, определяющих план строения тела. Транскрипционные факторы как морфогены в развитии многоклеточных организмов. Понятие о позиционной информации. Белки группы поликомб и триторакс.
Ядерные рецепторы.
Ядерные рецепторы гормонов, их домены, особенности “узнавания” ими регуляторных последователностей ДНК. Глюкокортикоидний и тиреоидный рецепторы, рецептор экдистерона, ретиноевой кислоты и ее метаболитов. Гетеродимеры рецепторов, ответственных за разнообразие физиологических эффектов, индуцированных гормонами. Рецепторы-сироты. Интеграция воздействий стероидных гормонов и митогенных факторов.