Marcin Błaszczyk Biologia I genetyka

3.2.7. Regulacja ekspresji genów 
Geny ulegają ekspresji w zależności od aktualnych potrzeb organizmu, 
jeśli np. w środowisku następuje jakaś zmiana, organizm może 
odpowiedzieć na nią syntezą określonego białka.
DNA człowieka zawiera ponad 30
000 genów, jednak nie wszystkie 
i nie zawsze muszą ulegać ekspresji – nie każde białko potrzebne jest 
zawsze i w każdej komórce; np. geny umożliwiające syntezę insuliny są 
w DNA każdej komórki ciała, ale wyspecjalizowane do takiej syntezy są 
tylko komórki β wysp Langerhansa – inne komórki tego genu „nie 
używają”. 
Organizmy prokariotyczne mają stosunkowo proste mechanizmy 
regulacji ekspresji genów, jako przykład opisany zostanie model operonu 
laktozowego. 
Dopóki w środowisku nie ma laktozy – bakteria E. coli nie musi 
syntetyzować trzech enzymów koniecznych do wchłaniania oraz 
metabolizowania tego dwucukru (permeaza laktozowa, β-galaktozydaza, 
transacetylaza β-galaktozydazowa). Geny kodujące te enzymy leżą blisko 
siebie, w jednym operonie kontrolowanym przez wspólny mechanizm 
regulacyjny. Pod nieobecność laktozy – ekspresja jest uniemożliwiona 
przez przyłączenie tzw. represora lac do operatora (sekwencja DNA przed 
wspólnym promotorem tych trzech genów). Jeśli laktoza jest obecna – 

---

97 
jej izomer łączy się z represorem, który odłącza się od operatora, 
co odblokowuje miejsce dla polimerazy RNA i umożliwia ekspresję 
trzech genów (powstaje jedna, wspólna dla nich cząsteczka mRNA).
W ten sposób ekspresję genu aktywuje dostępność substratu reakcji. 
Występuje także sytuacja odwrotna, kiedy ekspresja jest hamowana, gdy 
obecne są produkty metabolizmu. W obecności zarówno laktozy, jak 
i glukozy w środowisku, korzystniejsze dla E. coli jest używanie glukozy 
jako źródła energii, zatem operon laktozowy jest hamowany. 
W komórkach eukariotycznych regulacja ekspresji jest bardzo złożona. 
Obejmuje tworzenie kompleksu inicjującego przez polimerazę RNA II 
oraz czynniki transkrypcyjne w obszarze tzw. kasety TATA (sekwencja 
5’TATAAA3’), zmianę prędkości zachodzenia inicjacji – przez wiązanie 
innych czynników transkrypcyjnych oraz wzmacnianie lub wyciszanie 
ekspresji określonych genów przez krótkie (do 200 pz) sekwencje DNA 
odległe nawet o tysiące pz. Czynniki transkrypcyjne posiadają białkowe 
domeny wiążące DNA (zawierające tzw. motywy typu: HLH (helisa-
pętla-helisa, ang. helix-loop-helix), palce cynkowe, domeny zasadowe), 
domeny umożliwiające ich dimeryzację (wpływającą na ich aktywność – 
motywy zamka leucynowego i HLH) oraz domeny aktywujące. 
Ponadto, na poziom ekspresji genów u organizmów eukariotycznych 
mogą również wpływać regulujące substancje spoza komórek, np. hormony 
czy cytokiny.