Медицинские аспекты регуляции действия генов.

Под активнгостью гена ее регуляция проявляется в том, что функционирующий продукт гена (белок) может как присутствовать в клетке, так и отсутствовать. При этом наличие или отсутствие активного белка определяется действием на клетку определнных факторов (сигналов), которые и запускают механизмы регуляции экспрессии генов.

Регуляция действия генов направлена на:

дифферинцировку клеток в многоклеточном организме

на приспособление организмов к меняющимся условиям среды.

Регуляция действия гена у эукариот.

Классическим примером является смена синтеза гемоглобина в онтогенезе человека. Всего в ходе онтогенеза синтезируется 3 типа гемоглобина. Гемоглобин – это сложная молекула состоящая из небелковой части или гема и глобина в состав, которого входит 4 цепи: 2 α-подобных и 2 β-подобных. В эмбриогенезе синтезируется эмбриональный гемоглобин или гемоглобин G, который состоит из 2 ζ и 2 ε цепей. Плодный период – Hb или гемоглобин F (2 α и 2 γ), после рождения Hb А (2 α и 2 β) и Hb А2 (2 α и 2 δ).

Для каждого вида цепей существуют свои собственные гены, причем гены для α и β-подобных цепей тесно сцеплены и локализованы в одной хромосоме.

Смена синтеза гемоглобина необходима, поскольку плодный и эмбриональный гемоглобин обладают большим сродством к кислороду и, следовательно, способен отнимать его у матери.

Гены для ζ и ε репрессируются, гены для α, β, γ репрессируются, ген для γ сначала активируется, потом репрессируется.

Синтез гемоглобина осуществляется в предшественниках эритроцитов или в эритробластах.

Регуляция действия гена зависит от места, в котором созревает эритроблас и, следовательно, от позиционной информации. В эмбриогенезе эритробласты развиваются в желчном мешке. У плода эритробласты локализованы в селезенке и печени. После рождения – красный костный мозг. Разное окружение – это разные сигнальные молекулы. Возможны нарушения регуляции действия гена, которые выражаются в снижении уровня синтеза тех или иных цепей. В общем виде это приводит к снижению уровня гемоглобина, т.е. к анемии. Данный конкретный случай называется талассимией. Если нарушен синтез ζ и ε цепей гибнет эмбрион. Если не работает ген для α-подобных цепей, то наблюдается патология α0 – талассемия. Развитие эмбриона идет нормально, развитие плода затруднено, что приводит к мертворождению, либо к выкидышу. Возможен вариант α+ - талассимии, когда α – цепи синтезируются, но не в достаточном количестве. В этом случае может наблюдаться анемия у плода, которая будет продолжаться после рождения.

Если не работает ген для β-цепей, β0 – талассимия. Развитие эмбриона и плода нормально, но вскоре после рождения смерть.

Β+-талассимия. Анемия при развитии плода, которая будет продолжатся после рождения. Известен случай β0 – талоассимии, которая связана с 2 нарушениями регуляции действия гена, но при котором не будет наблюдаться анемии. При этом ген для γ-цепей не репрессируется. Наблюдается большое сродство к кислороду.