Gena poate fi definită ca un segment din macromolecula de ADN sau ARN viral, format dintr-o anumită secvență de nucleotide care conține o cantitate… [623640]

1
Genele

1. Definiția genei

Gena poate fi definită ca un segment din macromolecula de ADN sau ARN viral, format
dintr-o anumită secvență de nucleotide care conține o cantitate de informație genetică necesară
pentru sinteza unui lanț polipeptidic sau a alt or biomolecule (ARNr, ARNt etc.).
Dacă în privința funcției, gena acționează ca un întreg, deci poate fi considerată unitate
de funcție, nu același lucru se poate spune despre mutație și recombinare. Mutații ale aceleiași
gene pot să apară prin schimbarea oricăreia din cele câteva mii de nucleotide care o alcătuiesc.
Recombinările pot să apară cu frecvență mai redusă, chiar în interiorul genei (crossing -over
intragenic). În acest fel se clarifică și terminologia introdusă în anul 1957 de către Benzer, care
a propus termenii de: muton, recon, cistron.
Mutonul este unitatea de mutație a genei, corespunzând la o pereche de nucleotide din
macromolecula de ADN, care poate suferi mutații independente, numite mutații punctiforme .
Reconul este unitatea de recombin are a genei corespunzând cu o pereche de
nucleotide din macromolecula de ADN, care poate fi separată prin crossing -over.
Cistronul reprezintă cea mai mică unitate a materialului genetic, corespunzând unui
segment din macromolecula de ADN sau ARN viral, cap abil să funcționeze ca un întreg,
determinând sinteza unui lanț polipeptidic, segment identificat cu ajutorul testului cis -trans.
O alta definiție a genei este: o colecție liniară de secvențe dezoxiribonucleotidice (sau
ribonucleotidice în cazul ribovirus urilor) transcrise într -o singură macromoleculă de ARN și
realizând împreună cu elementele de control adiacente ambelor capete, o unitate structurală și
funcțională.
Se admite astăzi că la mam ifere o celulă produce între 30.000 – 150.000 de proteine
diferi te, ceea ce înseamnă că ADN codifică circa 3 – 11 milioane de polipeptide. Pentru acest
număr foarte mare de polipeptide , este activă doar o foarte mică parte din ADN genomic (1 –
3%), marea masă a ADN genomic neavând (cel puțin atât cât se cunoaște în preze nt) nici o
funcție genetică definită.
Locus -ul (plural loci) reprezintă locul ocupat de o genă pe harta fizică a cromosomului.

2. Testul cis -trans

Pentru a recunoaște dacă două mutații localizate diferit afectează aceeași genă, se
utilizează testul comp lementarității, denumit și testul cis -trans.
Testul cis -trans este deci o metodă genetică folosită pentru determinarea alelismului
funcțional, adică pentru a afla dacă două mutații recesive localizate apropiat afectează aceeași
genă sau gene diferite.
Acest test se bazează pe faptul că un organism care are două mutații diferite în poziție
trans pe doi cromosomi diferiți , manifestă un fenotip mutant dacă ambele mutații afectează
aceeași genă, sau are fenotip normal dacă mutațiile afectează gene diferite ( Figura 1 ).
Dacă cele două mutații în poziție trans afectează aceeași genă, atunci ambii cromosomi
vor determina sinteza unor lanțuri polipeptidice mutante , rezultând un fenotip mutant.
Dimpotrivă, dacă cele două mutații afectează două gene diferite, atunci cei doi cromosomi vor
deține câte una din gene în stare de a sintetiza lanțul polipeptidic normal, astfel că, celula va
deține ambele lanțuri polipeptidice normale și deci fenotipul normal.

2

Figura 1 Bazele teoretice ale testului cis -trans

3. Efectul de poziție

O genă este responsabilă de conferirea unei anumite caracteristici unui organism.
Acțiunea ei poate fi influențată atât de factori externi cât și de mediul genotipic (celelalte gene
din genom). În acest sens acțiunea respectivei gene poate fi d ependentă de p oziția ei în
ansamblul de gene și în special de poziția ei față de genele vecine.
Acest fenomen de dependență a unei gene față de genele vecine poartă numele de
efect de poziție . Efectul de poziție apare evident atunci când gena respectivă es te scoasă din
ansamblul normal de gene și este pusă în alt grup de gene.
Experimental, acest lucru se poate realiza printr -o mutație cromosomială, în care un
segment dintr -un cromosom este introdus în alt cromosom. În acest caz, gena din zona
secționată ( după realipirea segmentelor cromosomiale rămase) capătă o altă genă vecină
(anomalie) care îi poate influența primei gene modul de acțiune, aceasta manifestându -se
printr -un nou efect.
Dovada că noul efect nu se datorează unei a treia gene constă în fapt ul că prin
refacerea inițială a cromosomului (prin realipirea segmentului tăiat) se restabilește secvența
inițială a lanțului de gene, respectivul efect dispărând și fiind înlocuit de efectul inițial (cel de
dinaintea secționării cromosomului). În acest ca z, este prezentat un efect de poziție care a
dispărut o dată cu întoarcerea genei în ansamblul inițial de gene.

3
Acest efect de poziție apare foarte clar atunci când gene dintr -un segment eucromatic
ajung în vecinătatea heterocromatinei. În acest caz pot ap are inactivări ale unei singure gene
sau ale mai multor gene.
Totuși, trebuie menționat că nu întotdeauna o modificare de poziție a unei gene atrage
după sine un efect evident. Efectul de poziție depinde de regulă de intensitatea de manifestare
a acțiunii respectivei gene (expresivitate).
Un aspect al efectului de poziție îl reprezintă efectul cis -trans, evidențiat și experimentat
la eucariote.

4. Expresivitatea și penetranța

În general, în condiții normale, genele imprimă organismelor manifestări caracte ristice ,
stabile. Respectivele caracteristici pot fi ușor identificate. Totuși, numeroase gene imprimă
organismului purtător manifestări labile. Labilitatea respectivă a caracteristicilor genice se
manifestă în diferite grade de intensitate, labilitatea de manifestare putând merge până la
dispariția evidentă a acțiunii respectivei gene, deși gena este prezentă. În asemenea situații,
gena respectivă nu mai este capabilă să se exprime.
Labilitatea de manifestare a acțiunii unei gene poate fi caracterizată pri n expresivitate (la
un individ) și penetranță (la un număr de indivizi).
Expresivitatea unei gene reprezintă intensitatea de manifestare a caracteristicii pe care
respectiva genă o conferă organismului.
Manifestarea unei caracteristici în același organism în diferite organe variază foarte mult.
Este posibil ca într -un anumit organ, acțiunea genei respective să nu poată fi deloc
recunoscută, în timp ce, în alte organe, exprimarea aceleiași gene să fie atât de pregnantă,
încât să poată fi considerată greșit d rept mutantă. În acest caz, respectiva genă prezintă o
expresivitate variabilă. Variațiile mici de intensitate ale unei caracteristici sunt foarte frecvente.
Expresivitatea unei gene poate fi influențată de factori externi, de mediul genotipic
(prezența în genom a altor gene specifice) sau de evoluția ontogenetică. Spre deosebire de
penetranță, expresivitatea este evaluată la un singur individ.
Penetranța unei gene reprezintă frecvența manifestării respectivei caracteristici
controlate de genă în cursul une i linii celulare sau a unei clone. Penetranța variază mai rar
decât expresivitatea. Pentru aprecierea penetranței sunt necesari mai mulți indivizi cu același
genotip.
Penetranța se exprimă în procente. O penetranță de 70% înseamnă că 70% dintre
indivizi s unt homozigoți pentru o anumită genă a cărei acțiune apare evidentă. Pentru restul de
30% dintre indivizi, gena nu se manifestă. La acești 30% din indivizi există din punct de vedere
fenotipic forma normală de tip sălbatic (non -mutantă), însă din punct de vedere genotipic a
apărut o mutație care poate fi evidențiată doar indirect.
Penetranța genelor mutante poate fi influențată atât de factorii de mediu externi, cât și
de factorii genetici (alte gene).
La plante, fenomenul de penetranță s -a dovedit a fi dep endent de climă. S -a constatat
că fenomenul respectiv este mai frecvent în zona temperată și absent la anumite specii din
zona subtropicală și tropicală.

5. Structura genei

Gena este un segment din macromolecula de ADN, segment care este transcris (copia t)
într-o macromoleculă de ARN funcțională în procesul de transcripție. În consecință , genele mai
pot fi definite și ca „unități de transcripție”.
La începutul și la sfârșitul genei se găsesc elementele structurale care reglează expresia
genică. Mai preci s, aceste elemente fac ca gena să fie transcrisă la timpul potrivit, în tipul de
celulă adecvat și în cantitatea necesară. De exemplu , semințele plantelor cultivate acumulează
cantități mari de proteine de rezervă. În sămânța de soia, proporț ia proteinelor este de 40%,
jumătate din cantitatea totală fiind reprezentată de glicinină și conglicinină. Fiecare dintre aceste
două proteine este codificată de o mică familie de gene, care sunt exprimate foarte intens în
timpul dezvoltării semințelor. În alte organe, aceste două proteine nu se găsesc, deoarece
genele în cauză sunt inactive.

4
Genele eucariotelor superioare sunt formate din 100 .000 – 2.000.000 de nucleotide,
deși pentru sinteza unei polipeptide de dimensiuni medii sunt necesare doar 1 .000 de
nucleotide.
Încă din anul 1977 s -a demonstrat că genele pot avea o structură discontinuă , prin
care se înțelege că , gena este alcătuită din segmente informaționale, care sunt transcrise în
ARN mesager, segmente care se numesc exoni , și segmente noninformaționale, de numite
introni . Intronii sunt eliminați în procesul transcripției.
Modelul experimental folosit, a fost un adenovirus responsabil de infecții ale căilor
aeriene respiratorii, al cărui genotip prezintă mari asemănări cu cel al organismelor superioare.
Apro ape imediat după această constatare, s-a stabilit că genele cu structură discontinuă
(mozaicată, întreruptă) sunt o prezență obișnuită la organismele sup erioare, inclusiv la om
(Figura 2 ). Structura mozaicată a genelor a mai fost evidențiată și la virusuri le celulelor
eucariote, la Archaebacterii , în ADN -ul mitocondrial și cloroplastic. La eubacterii s -au descris
numai gene de tip continu u, care nu prezintă alternanță de segmente exonice și intronice, altfel
spus genele continue sunt alcătuite numai din exo ni. La eucariotele inferioare, genele su nt de
asemenea continue (Figura 2).
Se pare că intronii au fost prezenți în genele ancestrale, dar au fost pierduți în cursul
evoluției de către organismele cu ciclu de dezvoltare foarte rapid (eubacterii, drojdii) sub
acțiunea unor presiuni de selecție. Poziția intronilor în unele gene la eucariotele superioare se
admite a fi veche de cel puțin un miliard de ani. Se consideră că acest mecanism comun de
segmentare a genelor a apărut înainte de diferențierea regnului animal și anume la fungi și la
plante.

Figura 2 Comparație între gena bacteriană și gena eucariotelor superioare

Secvențele care nu codifică (intronii) – specifice ca lungime și număr fiecărei gene – sunt
și ele transcrise în ARN mesager. Din această cauză, expresia genei înseamnă de fapt, sinteza
unui transcript primar, care va fi modificat înainte de a ajunge în citoplasmă. Una dintre
modificările care au loc în nucleu constă în eliminarea secvențelor care nu codifică (intronii) și în
asamblar ea secvențelor care codifică (exonii) proces echivalent cu „maturarea ARN”.
Lungimea exonilor este mai mică decât cea a intronilor. În medie, exonii genelor umane
sunt formați din 150 perechi de nucleotide (perechi de baze, notate pb), în timp ce intronii au
dimensiuni cuprinse între câteva sute și câteva mii de pb. Există și gene ai căror exoni conțin
doar 6 – 7 pb (gene codificatoare ale unor proteine implicate în contracția musculară).
Numărul exonilor unei gene variază în limite largi de la 2 la câteva sute, cu o medie de
8. Întrucât genele încep și se termină cu exoni, numărul acestora îl depășește cu o unitate pe
cel al intronilor.
În genomul uman, ca și al altor eucariote superioare, există și gene de tip continuu , cum
sunt genele interferonilor și a le histonelor. Genele fără introni de la eucariotele superioare
reprezi ntă mai puțin de 6% din structura genomului.
În ce privește informația conținută în exoni, s -a stabilit că aceasta este tradusă în
subunități polipeptidice distincte, numite module , cap abile să -și asume conformații spațiale
care le conferă capacități funcționale specifice. Modulele corespund diferitelor domenii ale
proteinelor din care fac parte: de legare la substrat, de cuplare cu cofactori, de polimerizare etc.
Intronilor li s -a atrib uit inițial doar un rol pasiv, acela de spaț iatori ai exonilor. Ulterior s -a
stabilit că intronii unora dintre genele eucariotelor pot îndeplini funcții complexe:

5
 codifică biopolimeri (ARN și proteine);
 realizează autoclivarea ARN;
 participă la reglarea ex presiei genelor.

De exemplu , gena umană UHG (U22 host gene) este alcătuită din 11 exoni ale căror
secvențe nucleotidice nu sunt traduse în proteine. În schimb, 8 din cei 10 introni ai genei
codifică fiecare câte o moleculă de ARN mic nucleolar ( small nucl eolar RNA , snoRNA), esențial
implicat în procesarea intranucleolară a ARN ribosomal 18S. Așadar, UHG este o genă care
încalcă total regula potrivit căreia informația specifică, necesară sintezei de biopolimeri
funcționali, se află înscrisă exclusiv în exon i.
Sunt și exemple de încălcare parțială a acestei reguli, cum este gena umană NF1
(neurofibromatosis 1 ) ale cărei mutații se fac răspunzătoare de producerea bolii Von
Recklinghausen (neurofibromatoza de tip 1).
Complexitatea funcțiilor îndeplinite de int roni este ilustrată și de alte categorii de
observații:
 unii introni sunt dotați cu capacitatea de a -și efactua propria ablație (eliminare);
 mutațiile punctiforme ale unuia dintre intronii protooncogenei ras se soldează cu
o creștere de aproximativ 10 ori a activității transcripționale și cu implicita
dobândire de către ras a potențialului oncogenic.
În contextul actual, diferențierea exonilor de introni în funcție de conținutul informațional
nu mai poate fi operantă: exonii și intronii se definesc ca secve nțe ale genei prezente în
transcriptul primar și pe care matisarea le separă fizic. Care dintre aceste secvențe vor fi
asamblate în ARN matur și traduse în lanțuri polipeptidice reprezintă o decizie ale cărei cauze
sunt neelucidate.
Asociate cu unitățile transcrise (genele) sunt secvențele implicate în inițierea, terminarea
și reglarea transcripției. Secvențele de inițiere și terminare a transcripției sunt considerate
părți ale genei.
Pe o lungime de aproximativ 1000 de nucleotide, înaintea locului de ini țiere a
transcripției, se află secvența reglatoare numită promotor . Fiecare genă are propriul ei
promotor și un comportament independent.
Promotorul unei gene p oate fi împărțit în două porțiuni:
 promotorul minimal , alcătuit din aproximativ 100 de nucleotid e, care constituie
secvența minimă de ADN ce permite genei să se exprime; la nivelul acestui
promotor se asamblează complexul de inițiere a transcripției reprezentat de
factori de transcripție și enzime;
 elementele reglatoare , care controlează expresia pro motorului minimal prin
intermediul unor proteine a căror acțiune constă în sporirea ratei de formare a
complexelor de inițiere a transcripției și în final, a cantității de ARN mesager
sintetizate.
Elementele reglatoare au o relație fixă cu gena pe care o c ontrolează. Ele conferă genei
respective fie o expresie specifică în funcție de țesut sau organ, fie o expresie inductibilă prin
rănire, lumină, stres termic, sau prin atacul unui patogen (în cazul plantelor).
Există de asemenea, promotori constitutivi, c are permit exprimarea genei în toate
țesuturile organismului. De exemplu , elementele reglatoare ale genelor care răspund la lumină
dețin o secvență internă specifică: CACGTG. Elementele reglatoare ale genelor a căror
transcripție este indusă de șocurile te rmice posedă „modulul șoc termic”, cu secvența
GAAnnTTCnnGAAnnTTC.
Se poate considera deci că promotorul genei nu este un simplu „întrerupător”, care are
numai două poziții: deschis și închis. E ste o structură complexă, cu numeroase componente
diferite, sa u module, care funcționează ca senzori, ce -i permit să răspundă la semnalele venite
de la alte gene sau din mediu. Aceste semnale indică unde și când să declanșeze activitatea
genei, cu ce intensitate și pentru cât timp.
În anumite circumstanțe, promotoru l poate fi inhibat , rămânând tot timpul „închis”. Au
fost identificate elemente reglatoare care controlează transcripția genelor spațial, temporal sau
cantitativ, în organele vegetative ale plantelor, în flori sau în fructe.
În concluzie, structura unei ge ne de tip eucariot include: un promotor, o secvență
codificatoare și o secvență terminală ( Figura 3 ).

6

Figura 3 Structura unei gene de tip eucariot

6. Funcționalitatea genei

Gena este responsabilă de conferirea unei anumite caracteristici unui organ ism. La
realizarea acestei caracteristici, alături de respectiva genă contribuie și mediul genotipic
(celelalte gene din genom și în primul rând genele învecinate din același cromosom). Întregul
set de gene dintr -un organism constituie un fel de climat sau fundal genetic de natură să
modifice și să influențeze efectele oricărei gene în speță.
Mutația genică reprezintă apariția unei noi caracteristici datorită proprietății de
mutabilitate a genei, proprietate de bază a acesteia.
Investigațiile experimentale de natură să descifreze mecanismul molecular al exprimării
genelor au demonstrat că într -o primă etapă are loc copierea în molecule de ARN a ambelor
tipuri de secvențe genice (exoni și introni). Rezultă o macromoleculă de ARN premesager sau
heterogen . Înai nte de a fi exportat în citoplasmă, ARN premesager este supus matisării , adică
procesului care realizează separarea fizică a exonilor de introni și eliminarea consecutivă a
secvențelor intronice. În final rezultă un ARN mesager matur (Figura 3 ).
Matisarea exonilor se poate realiza pe mai multe căi:
 Matisare constitutivă , când exonii se sudează între ei în ordinea succedării lor în
transcriptele primare.
 Matisare alternativă , fiind una dintre cele mai utilizate căi de care dispun celulele
pentru a -și diversi fica producția de proteine. Matisarea alternativă presupune
integrarea în ARNm matur doar a anumitor exoni, cu păstrarea ordinii în care
aceștia se succe d în interiorul genelor (Figura 3 ).

7

Figura 3 Formarea ARNm matur la eucariote (transcrierea unei ge ne ADN)

 Amestecarea exonilor (exon shuffling ) este o modalitate de procesare a
transcriptelor primare la care celulele recurg foarte rar. Amestecarea exonilor
constă în juxtapunerea exonilor din genă, într -o ordine diferită (F igura 4).
 Transmatisarea este întâlnită la tripanosome (protozoare parazite) oferind
acestora marea variabilitate antigenică. Substraturile transmatisării sunt
reprezentate de transcriptele primare ale tuturor genelor care codifică proteine și
de o secvență ARN specificată de o genă s eparată. Un domeniu al acestei
secvențe este adăugat prin transmatisare la capătul 5' al fiecărui transcript
primar. Date fiind pe de o parte, existența mai multor situsuri intronice
acceptoare și pe de altă parte, caracterul aleatoriu al alegerii acestora , între
produșii transcripției unei gene vor exista anumite diferențe. Diferențele în
structura proteinelor de suprafață , se fac răspunzătoare de marea varia bilitate
antigenică a tripanoso melor și implicit , de eșecul organismelor parazitate de a se
apăra p rin elaborare de anticorpi specifici.

8

Figura 4 Matisarea alternativă și amestecarea exonilor

7. Categorii de gene

Luând în considerare produșii de exprimare genică, genele aparținând unui anumit
genom , pot fi clasificate în trei categorii: gene cod ificatoare de proteine, de ARN ribosomal și
gene codificatoare de ARN transportor.

1. Gene codificatoare de proteine
La rândul lor, genele codificatoare de proteine sunt de trei feluri , în funcție de numărul
de copii/genom și anume:
a. Gene cu copie unică : – sinteza majorității proteinelor este codificată de gene cu o
singură copie/genom. La șoareci , s-a evidențiat că 70% din ADN , este reprezentat de secvențe
unice de baze. S -a demonstrat că o genă unică , poate fi matrița sintezei a 104 macromolecule
de AR Nm, iar fiecare macromoleculă de ARNm , poate fi matrița sintezei a 105 proteine. Deci, o
singură genă este suficientă pentru sinteza a 109 molecule de proteine.
b. Gene duplicate Cercetările efectuate la nivelul genomului diferitelor organisme , au
arătat c ă se produc foarte frecvent duplicații de gene care, prin presiune selectivă, pot fi ulterior
stabilizate.
c. Gene cu număr înalt de copii Aceste gene există într -un număr multiplu de
copii/genom și se formează prin fenomenul de amplificare genică. Din ac estă categorie , fac
parte mai ales genele codificatoare de histone , care, există într -un număr de copii înalt
repetitive, fiind prezente numai la eucariote. În timp ce la drojdii există doar două copii pentru

9
fiecare tip de histone, la alte specii eucariot e, (de exemplu la ariciul de mare ), se ajunge la un
număr de 300 -1000 de copii/genom.
Prezența unui număr cât mai mare de copii histonice într -un organism , depinde de
nevoia de sinteză rapidă a ARNm histonic (codificator pentru sinteza histonelor). După
decodificarea ARNm histonic , rezultă histonele, care sunt principalele proteine constitutive ale
cromatinei.
Caracteristic pentru genele histonice este faptul că:
– genele histonice nu au în structură introni (sunt gene de tip continuu );
– ARNm histonic nu prezi ntă cozi poli A (poliadenilice).
S-a emis ipoteza că absența intronilor și a cozilor poli A ar facilita sinteza și transportul
foarte rapid, prin citoplasmă, a histonelor.
Gene cu o singură copie , pot deveni înalt repetabile , ca rezultat a l amplificării și selecției.
Descoperirea fenomenului de amplificare a genelor , a aruncat o lumină nouă asupra
modificărilor dinamice care pot avea loc la nivelul genomului. Un exemplu în acest sens îl oferă
aplicarea chimioterapiei anti tumorale , când prin expunere prelung ită a celulelor la doze
subletale de agent inhibitor, agent cu rol de presiune selectivă, poate apărea rezistența la drog
a acestor celule , datorită fenomenului de multiplicare a genelor care imprimă rezistență
câștigată la drog.

2. Gene codificatoare de ARN ribosomal
Aceste gene sunt localizate în cromosom , în regiuni specializate , care sunt asociate cu
nucleolii. Mutanții celulari fără nucleoli , nu sunt viabili, deoarece sintetizează cantități
insuficiente de ARNr și implicit , mutanții respectivi , vor a vea un număr insuficient de ribosomi și
deci de proteine. Aproape toate eucariotele , au peste 100 de copii ale genelor pentru ARNr.
Aceste secvențe repetabile (copii) sunt separate între ele prin segmente spacer și se repetă în
tandem.

3. Gene codificatoa re de ARN transportor
În celula procariotă de Escherichia coli au fost descrise 60 asemenea gene codificatoare
de ARNt.
La eucariote, ca și la procariote , există în fiecare genom un număr de copii de
redundanță a genelor codificatoare de ARNt. La om , au fost descrise 1300 de asemenea
gene/genom. Aceste gene sunt răspândite pe diferiți cromosomi.
O genă este responsabilă de imprimarea unei anumite caracteristici a organismului. Se
pare însă că , pentru realizarea respectivei caracteristici, un rol încă necla r, îl joacă o a doua
genă , vecină celei în cauză , genă care poate întări sau slăbi efectul genei principale.
Acțiunea specifică a unei gene , poate fi evaluată atunci când aceasta rămâne stabilă,
nemodificată structural , transmițându -se nealterată din gener ație în generație. În cursul
evoluției , s-au evidențiat mecanisme active de reparare , care reușesc să mențină starea de
stabilitate a genelor. Totuși , există și numeroase cazuri în care, spontan sau pe cale
experimentală, este modificată structura unei gen e. Acest aspect reprezintă fenomenul de
mutație a genei.
Viteza de mutație a diferitelor situs -uri (una sau mai multe perechi de baze nucleotidice
din secvența ADN corespunzătoare unei gene) este diferită. În timp ce , pentru un număr mare
de situs -uri, există viteze egale de mutație spontană, pentru un număr mic de situs -uri există o
tendință mare de mutație, aceste situs -uri reprezentând așa -numitele hot spots .
Prin fenomenul de mutație, gena trece într -o nouă stare stabilă, care corespunde unei
noi carac teristici , ce se va transmite ulterior la descendenți , din generație în generație.
Mutabilitatea este proprietatea de bază a unei gene. Acestă proprietate dovedește că o
genă , poate duce la apariția mai multor structuri active posibile, care pot să ap ară în cursul
evoluției.
La eucariote, genele sunt înșiruite lini ar în cromosom. Fieca re cromosom , deține un
anumit număr de gene specifice, a căror succesiune și implicit vecinătate , sunt constante. Prin
studiile de localizare a genelor în cromosom , s-a ajuns la alcătuirea hărților genetice.
În raport cu funcția îndeplinită , au fost descrise: gene structurale și gene reglatoare.
Conform modelului Britten -Davidson , la eucariote, genele ar fi localizate în „complexe
genice” (familii genice) ierarhizate:
 complexe de gene structurale;

10
 complexe de gene receptoare;
 complexe de gene activatoare (reglatoare);
 complexe de gene sen zor (care recepționează mesajele din mediu).

8. Tipuri particulare de gene

Alături de genele normale prezentate anterior, organismele mai dețin și alte tipuri genice,
considerate particulare. Acestea sunt: gene suprapu se, gene antisens, gene egoiste și gene
săritoare.

Gene suprapuse
Acest fenomen a fost descoperit pentru prima oară la bacteriofagul ØX174 care
parazitează bacteria Escherichia coli. În structura genomului acestui fag , au fost identificate 10
gene, notate A, B, C, D, E, F, G, H, J, K. Genomul fagului respectiv , este reprezentat de o
macromoleculă circulară de ADN monocatenar. În conformitate cu numărul de lanțuri
polipeptidice pe care macromolecula de ADN a acestui fag le codifică, cele 5 375 de nucleotide
identificate , nu sunt suficiente pentru a codifica proteinele produse. Teoretic , macromolecula de
ADN a fagului a r trebui să conțină cel puțin 6 100 de nucleotide , pentru codificarea celor 10
proteine. Diferența între capacitatea reală de codificare a genomului viral și cea teoretică , a
ridicat problema activității unor gene suprapuse. Aceasta înseamnă că o anumită secvență de
nucleotide , poate fi „citită” în mod re petat, realizându -se astfel sinteza a două lanțuri
polipeptidice diferite.
Acest fenomen a fost explicat atunci când s -a constatat că gena B reprezintă partea
terminală a genei A, care este mult mai mare, deci genele A și B sunt suprapuse, gena B fiind
transcrisă dintr -un punct de inițiere intern. Genele D și E sunt de asemenea , suprapuse ( Figura
5).
Fenomenul acoperirii genelor , a fost observat și la alți fagi: S13, G4, CV40 etc.
Avantajul fenomenului în cauză , constă în faptul că , face posibilă utilizar ea cu maximă
eficiență , a materialului genetic, deoarece același segment de ADN , are o capacitate de
codificare multivalentă. Dezavantajul fenomenului se produce când o mutație apărută în
regiunea de suprapunere a genelor , condiționează apariția simultană a două sau chiar trei
proteine mutante.
În cazul genelor suprapuse , transcripția, începută din puncte diferite ale aceluiași
fragment de ADN, duce la sinteza de macromolecule diferite de ARNm, ceea ce determină
sinteza diferitelor proteine.
De regulă, num ai una dintre catenele ADN conține mesajul genetic.

Gene antisens
Catena sens a ADN conține genele propriu -zise, în timp ce catena pereche, antisens
menține integritatea secvențelor codificatoare. Totuși , s-a demonstrat că două gene pot ocupa
același segm ent dublu catenar de ADN, fiind plasate față în față , pe cele două catene cu
polarități diferite.
J.P. Adelman și colaboratorii lor (SUA) au identificat în țesuturile cerebrale de șobolan,
gena pentru hormonul ce eliberează gonadotropina, gena fiind notată GnRH (gonadotropin
releasing hormone).

11

A
B
C
D
EIFGH

Figura 5 Genomul bacteriofagului X 174 care conține gene suprapuse

Au descoperit că secvența nucleotidică de pe catena pereche, opusă cu secvența genei
GnRH, este transcrisă. Această genă localizată opus față d e gena GnRH , a fost numită genă
antisens SH.
Gena GnRH codifică un hormon necesar pentru dezvoltarea sexuală, iar absența sa
induce sterilitate. Din această cauză, gena este foarte stabilă. Gena SH profită și ea de
stabilitatea genei GnRH, având p osibil un rol biologic foarte important, neelucidat încă.
Exista astăzi tehnici de terapie genică cu oligomeri antisens. Se cunosc două tehnici de
acest fel:

1. Tehnica triplex ADN , se bazează pe faptul că oligomerii sintetizați artificial pot
înconjura dublul hel ix de ADN, rezultând triplexuri de ADN. Triplexurile de ADN blochează
transcripția anumitor gene, adică sinteza de ARNm. Partea codificatoare a genei este acoperită
cu proteine protectoare și ca urmare , este inaccesibilă pentru medicamente, în timp ce ,
regiunea reglatoare de control , este semnificativ mai accesibilă. Regiunea reglatoare a genei ,
controlează rata transcripției. Prin utilizarea de oligonucleotide , se formează triplete TAT și
GGC în regiunea reglatoare a genei, realizându -se astfel triplexul A DN. Acest fenomen
blochează transcripția.

2. Tehnica ADN antisens , prin care oligonucleotidele antisens se cuplează cu ARNm,
blocând translația, adică sinteza de proteine.
Încă din perioada anilor '80 s -a demonstrat că unele microorganisme produc în mod
natural ARN antisens , în scopul controlului expresiei unor gene. Această strategie antisens este
utilizată de asemenea de plante și animale , pentru reglajul genetic al activității unor gene.
Oligomerii antisens , se utilizează în prezent , pentru combaterea u nor infecții virale, cum
este cea cu virusul Paplilloma , care provoacă afecțiuni genitale. Se încearcă utilizarea unui
oligomer antisens direcționat contra produsului genei gag, de la virusul imunodeficienței umane.
De asemenea, se efectuează cercetări pen tru utilizarea oligonucleotidelor antisens
direcționate , pentru distrugerea celulelor tumorale . În acest scop , se folosește tehnica „ex vivo”
a măduvei osoase, care se tratează cu oligonucleotidele antisens direcționate contra ARNm ,
sintetizat de gena p53, genă considerată supresoare de tumori, dar care la bolnavii de leucemie
acută mielogenă este superactivă. O altă genă țintă în cazul acestei maladii , este gena c-myb,
care în mod normal , promovează înmulțirea celulelor sangvine. Funcționarea anormală a
acestei gene este implicată în leucemia umană, ca și în alte maladii.
S-a decoperit că în sisteme celulare libere, utilizarea de oligomeri blochează transcripția
unor gene virale sau reduce considerabil nivelul transcripției.

12
În prezent , se studiază astfel de medicamente pe bază de oligomeri antisens, care se
pot cupla cu ARNm, blocând translația, sau cu regiunea de control a genei (ADN), blocând
transcripția. Aceasta este ceea ce se numește terapie genică , realizată la nivelul acizilor
nucleici.

Gene egois te
Noțiunea de ADN egoist a fost introdusă încă din anul 1980, de către I. Orgel și F.H.C.
Crick, pe de o parte și W.F. Doolittle și C. Sapienza, pe de altă parte. Prin ADN egoist se
înțelege , existența unor macromolecule de ADN din organismele eucariote , care sunt lipsite de
orice funcție pentru organism. Denumirea se justifică pentru că , deși consumă energie și
precursori pentru a se replica, acest ADN nu pare a fi angajat în realizarea vreunei funcții
celulare. Deci, ADN egoist se menține pe el însuși și se reproduce pe cont propriu, ca un
parazit molecular. Așadar, celulele eucariote conțin pe lângă genele utile organismului și „gene
parazite” care par că nu -i servesc la nimic. Aceste gene au fost denumite gene egoiste . Se
consideră că existența genelor egoiste explică prezența ADN satelit (micro – și macrosateliți) , al
genelor care se repetă de -a lungul macromoleculei de ADN de mai multe ori.
La om, genele propriu -zise ocupă doar 10% din ADN genomic. Restul de 90% este
reprezentat de secvențe ADN egoist.
Nu este exclus ca , ADN redundant , să îndeplinească roluri arhitecturale, furnizând
situsuri pentru legarea proteinelor armăturii cromosomiale, după cum nu este exclusă nici
posibilitatea intervenției lor , în inițierea proceselor de recombina re.

Gene sări toare
Inițial, genomul era considerat ca o colecție de gene plasate stabil în cromosomi , într-o
anumită ordine. Această concepție a existat până la descoperirea elementelor genetice
mobile (moveable genetics elements ). Acestea au fost identificate pentru p rima oară de către
cercetătoarea americană Barbara Mc. Clintock, în anul 1940, pe baza unor experiențe efectuate
la porumb.
Studiind legătura dintre pigmentația boabelor la porumb și modificările cromosomilor
acestei plante, Clintock a concluzionat că mod ificarea pigmentației , se datore ază unor elemente
genetice mobile, care circulă în interiorul genomului și au posibilitatea de se include în interiorul
diverselor gene, determinând blocarea sau inactivarea parțială a lor. Aceste elemente genetice
mobile au fost considerate adevărate gene săritoare ( jumping genes ), iar ulterior au fost
denumite transpozoni .
Primul element genetic mobil, care se manifestă și ca o poziție a ruperii cromosomului
sau disociere, a fost numit locusul Dis ociator , notat Ds, care are capacitatea de a -și schimba
poziția în cadrul aceluiași cromosom sau chiar în alt cromosom. S -a constatat că activitatea
locusului Ds se realizează numai în prezența altui locus, numit Activator , notat Ac, care are
capacitatea de a activa ruperea în locus ul Ds.
Integrarea genei Ds în apropierea imediată a genei C, care determină culoarea
aleuronei, contribuie la inactivarea genei C. În acest fel, semințele heterozigote C/c/c
(endospermul este un țesut triploid) , devin necolorate. În prezența activatorului Ac, gena Ds
poate părăsi locusul C, condiționând prin aceasta , apariția de pete colorate , pe suprafața
incoloră a endospermului.
Elemente genetice mobile au fost evidențiate și la alte eucariote: grâul, inul, drojdia de
bere, drosofila, șoareci etc. Astfel de structuri mobile s -au descoperit și la procariote.
Se admite că transpozonii oferă mari posibilități de rearanja re la nivelul macromoleculei
de ADN (inversi i, deleții, duplicații, adiții) și asigură recombinarea genetică nelegitimă (între
segmente neom oloage de ADN). În acest fel, transpozonii dețin un important rol în evoluția
organismelor. Deplasarea transpozonilor dintr -un locus în altul, condiționează nu numai efecte
evolutive, ci chiar în generația respectivă , contribuie la funcționarea sau inactiv area genelor
adiacente.
Studiul structurii și al modului de acțiune a transpozonilor , face posibilă folosirea lor în
procesul de manipulare a mesajului genetic. Actualmente , se efectuează cercetări , care arată
că transpozonii , pot fi utilizați ca vectori , în scopul transferului de gene , în cadrul investigațiilor
de inginerie genetică.

13

9. Reglarea activității genelor

După cum s -a precizat anterior , la procariote și la eucariotele inferioare (drojdii), genele
sunt continue, adică formate numai din exoni (gene active), în timp ce la eucariotele superioare
(plante și animale) , genele sunt discontinue. Structura genei, influențează hotărâtor modul de
transmitere a mesajului genetic la nivelul ribosomilor , unde are loc traducerea informației în
procesul de t ranslație.
O celulă are mai multe posibilități , de a controla transmiterea informației genetice , de la
genă la proteină și anume prin:
 controlul transcrierii (ci tirea genei la nivelul ARNm );
 controlul procesării ARNm primar (îndepărtarea intronilor la euca riotele
superioare);
 controlul translației (în citoplasmă, la nivelul ribosomolor);
 controlul descompunerii ARNm în citoplasmă;
 controlul proceselor posttranslaționale (procesarea proteinelor după eliberare de
la nivelul ribosomilor) și a înmagazinării ace stora în citoplasmă.

9.1 Reglajul genetic la procariote

La procariote , reglajul genetic se realizează la nivel transcripțional și la nivel
translațional.
Procariotele au capacitatea de a -și conserva energia și resursele, prin producerea de
proteine doa r când acestea sunt necesare. Conținutul proteic al unei bacterii, se poate schimba
în funcție de condiții. Există câteva căi prin care o celulă procariotă își poate bloca aportul unei
proteine care nu este necesară într -un anumit moment.
– Blocarea transcri pției ARN pentru acea proteină
– Hidroliza ARNm după ce a fost sintetizat, înaintea procesului de translație
– Prevenirea translației ARNm la nivelul ribozomilor
– Hidroliza proteinei după ce a fost produsă
– Inhibarea funcțiilor proteinei.

A. Reglajul genetic la nivel transcripțional

1. Reglajul negativ
Acest tip de reglaj reprezintă mecanismul de reglare genetică care duce la represarea
operonului , în vederea opririi transcrierii (transcripției). Un asemenea tip de reglaj este
reprezentat de modelul clasic Jaco b – Monod , descris în celula bacteriană de Escherichia coli .
În acest caz este prezent un operon represabil tip lactoză.
Modelul Jacob – Monod reprezintă unul dintre mecanismele de feed -back negativ
(mecanism în care există o relație invers proporțională î ntre concentrația unui produs final și
intensitatea sintezei acestuia).
Acest model se bazează pe existența operonului lac (responsabil de metabolismul
lactozei) în genomul celulei bacteriene de Escherichia coli .
Operonul reprezintă cea mai importantă cara cteristică a genomului bacterian. Prin
operon , se înțelege unitatea funcțională integrantă a materialului genetic , de la procariote. Orice
operon este alcătuit din gene structurale care codifică proteine, o genă operatoare și una
promotoare , care controlea ză activitatea genelor structurale.
Unitatea operon de la procariote, formată din secvențe codificatoare (genele structurale)
și din secvențe de control (gena operatoare și gena promotoare), reprezintă unitatea de
transcripție a genomului procariot. Din ac eastă unitate de transcripție , sunt transcrise numai
secvențele codificatoare.
La o anumită distanță de operon , se află gena reglatoare , împreună cu promotorul
acesteia, acestea având rolul de a regla activitatea întregului operon.

14
În mod normal, celul a de E. coli metabolizează glucoza, iar în lipsa acesteia, lactoza.
Pentru metabolizarea lactozei, celula bacteriană deține în genom , un sistem de reglare. Acest
sistem cuprinde două regiuni diferite:
– regiunea operonului lac (unitatea de transcriere);
– regiunea reglatoare a operonului lac.
Regiunea operonului lac este formată din trei gene structurale, notate z, y, a, fiecare
codificând câte una din cele trei enzime:
– -galactozidaza, pentru hidroliza lactozei în glucoză și galactoză;
– -galactozid -permeaza, p entru transportul lactozei prin membrana celulară;
– tiogalactozid -transacetilaza, enzimă neesențială pentru metabolismul lactozei, cu rol
incert.
Alături de cele trei gene structurale, se află gena operator, notată O și gena promotor a
operonului, notată PO.
Regiunea reglatoare a operonului este formată din gena reglatoare propriu -zisă, notată
R și promotorul genei reglatoare , notat PB. Această regiune controlează activitatea regiunii
operonului lac.
Pentru metabolizarea lactozei, regiunea operonului lac devine activă , numai când în
mediul extern lipsește glucoza. În aceste condiții, în operonul lac, cele trei gene structurale se
transcriu simultan, ca o unitate, în trei macromolecule de ARNm , legate între ele și care se
translaționează în cele trei proteine -enzime, deoarece fiecare din cele trei ARNm are un codon
start și un codon stop propriu.
Gena promotor a operonului lac (PO) reprezintă o sec vență start pentru sinteza ARNm
pe care se leagă ARN -polimeraza.
În celula bacteriană de E. coli , conform modelul ui Jacob -Monod, metabolizarea lactozei
presupune două etape:
-galactozidază
I. lactoză  allolactoză
II. allolactoză  glucoză  galactoză
Astfel, atunci când în mediu există:
– o cantitate foarte mic ă de lactoză sau aceasta lipsește total este activat sistemul
represor. Proteina represor activă , determină (prin legarea de promotorul
operonului) , oprirea transcrierii, ceea ce are drept rezultat , inhibarea sintezei celor
trei proteine -enzime și acumu larea lactozei în mediu (Figura 6 ).
– o cantitate mare de lactoză determină inhibarea represorului, care duce la
declanșarea transcrierii și deci la sinteza celor trei proteine -enzime, cu scăderea
cantității de lactoză în mediu.
Represorul este o proteină c u greutate moleculară de 150. 000 daltoni, formată din
patru subunități identice.
Inductorul este reprezentat de lactoză.
Gena operato are și gena promotoare sunt adiacente , fiind constituite din câte circa 100
de nucleotide, ambele fiind situate la începutul o peronului lac.
Modelul Jacob -Monod este valabil , nu numai pentru celula bacteriană de Escherichia
coli, pentru bacterii în general și pentru virusuri. La E. coli au fost identificați peste 100 de
operoni, dintre care cei mai mulți se pare că își exercită acțiunea după principiul operonului de
lactoză.

2. Reglajul pozitiv
Reglajul pozitiv reprezintă mecanismul de reglare genetică care determină inducerea
operonului în vederea declanșării transcrierii. În acest caz, operonul este inductibil. Astfel de
exemp le sunt operonul L-ara (pentru sinteza arabinozei la E. coli ) și operonul mal (pentru
sinteza maltozei la E. coli ). În ambele cazuri , respectivii operoni , sunt induși prin inactivarea
represorului , cuplat în prealabil cu un aporepresor .
Un aspect particula r al reglajului pozitiv , îl reprezintă inducerea enzimelor de reparare a
ADN .
Ambele tipuri de reglaj, negativ și pozitiv se realizează printr -un circuit de feed -back
negativ, ceea ce semnifică transmiterea comenzii de reglare de la concentrația produsului final
către substratul inițial inductor al respectivei căi metabolice.

15
Pentru a avea loc transcrierea ARNm policistronic (ARNm rezultat din transcrierea
simultană a mai multor gene structurale adiacente, gene ce aparțin aceluiași operon), la nivelul
sistemului de reglaj genetic al celulei bacteriene este obligatoriu ca:
– operonul să nu fie cuplat cu represorul;
– complexul AMPc -CAP să fie legat la un situs specific din promotor.
AMPc = acid adenosin -monofosforic -ciclic.
CAP = proteina activată de cataboli t. Este un dimer cu două subunități identice de 22 kd.
Complexul AMPc -CAP va facilita acțiunea ARNm -polimerazei în cursul procesului de
transcriere.
Trebuie precizat faptul că, cla sificarea anterioară es te din ce în ce mai putin utiliz ată, o
dată cu identi ficarea diferitelor componente ale operonilor și a diferentelor existente între
aceștia. Astfel, referitor la structura mecanismelor de reglare, există două tipuri de sisteme:

1. Sisteme inductibile
Compușii care stimulează sinteza unei enzime (Ex: lactoza) sunt numiți inductori , iar
enzimele produse sunt considerate ca fiind inductibile , în timp ce enzimele care sunt produse
permanent, în mod constant, sunt numite enzime constitutive .
Exemplul clasic de sistem inductibil, este reprezentat de operonul lac – descris anterior

Figura 6 Reprezentarea s chema tică a sistemului de reglare ,
a metabolismului lactozei la Escherichia coli

În continuare, sunt detaliate cele doua etape de reglaj ale operonului lac

16

Figura 7 Când l actoza – inductorul, lipsește din me diu, nu poate inactiva represorul

Figura 7 În prezența l actoz ei (inductorul ), represorul este inactivat și se poate desfășura sinteza

2. Sisteme represibile
Când sinteza unei enzime poate fi blocată, înseamnă că enzima este represibilă . În
sistemele rep resibile, proteina represoare nu își poate bloca operonul, decât dacă este legată
cu un corepresor , care poate fi chiar produsul final de metabolism (Ex: triptofanul) sau un
analog de -al său. Dacă produsul final nu este prezent, proteina represoare nu se p oate lega la

17
operator, iar operonul este transcris la capacitate maximă. Dacă produsul final este prezent,
represorul se leagă la operator, iar operonul este blocat (Figurile 8 – 9).

Figura 8 În absența triptofanului (corepresorul ), represorul este inact iv
și se desfăș oară sinteza

18

Figura 9 În prezența triptofanului (corepresorul), represorul este activat
și nu se desfășoară sinteza

Diferențele dintre sistemele inductibile și represibile sunt mici, dar importante:
– În sistemele inductibile, substrat ul căii metabolice (inductorul), interacționează cu o
proteină reglatoare (represorul) pentru a -i anula capacitatea de a se lega la operator,
permițând astfel transcripția
– În sistemele represabile, produsul căii metabolice (corepresorul) interacționează cu o
proteină reglatoare pentru a -i permite cuplarea cu operatorul, ceea ce duce la o
blocare a transcripției.
În general, sistemele inductibile controlează căile de catabolism (care sunt activate numai
când substratul este disponibil), iar sistemele represi bile controlează căile de biosinteză (care
sunt blocate până când produsul devine indisponibil). În ambele tipuri de sisteme, moleculele
reglatoare, funcționează prin legarea la operator.

3. Mecanisme reglatorii ale factorilor de virulență la bacterii
În cazul operonilor, pe lângă secvențele ADN cu rol structural, implicate în sinteza
diferitelor componente celulare există și secvențe ADN cu rol reglator.
Regulonul reprezintă un ansamblu de gene aflate sub incidența aceleiași gene
reglatoare.
Un exemplu foarte cunoscut este regulonul ToxR , descris la tulpinile de Vibrio cholerae
grup O1, biotip clasic. În cadrul regulonului ToxR , gena reglatoare ToxR coordonează
activitatea a cel puțin 17 gene structurale cunoscute până în prezent ( ctxA, ctxB, factorul de

19
colonizare CTP, factorul accesoriu de colonizare, proteinele de membrană ompT și ompU , trei
lipoproteine etc.).

B. Reglajul genetic la nivel translațional
La acest nivel, există mai multe tipuri de reglaj genetic: mecanisme de atenuare,
răspunsul stringe nt, represia translației de către proteine ribosomale libere, inhibarea sintezei
proteice de către „ARNmic”.

1. Mecanisme de atenuare
Asemenea mecanisme există la bacterii , în condițiile în care procesul de transcriere se
suprapune parțial peste procesul de translație.
Mecanismul de atenuare , face parte din reglajul fin al expresiei genice. Acest mecanism ,
a fost descris în cursul procesului de biosinteză a triptofanului. În cursul acestui proces , a fost
evidențiat faptul că , în afară de acțiunea de reglar e la nivel de transcriere, de către produsul
final de sinteză (triptofanul), există și un al doilea mecanism de reglare a respectivei biosinteze
a triptofanului, la nivel de translație.
În acest al doilea mecanism de reglare , intervine o secvență de 123 – 150 de
ribonucleo tide, situată la capătul 5' al moleculei de ARNm policistronic, care are capacitatea de
a modula viteza de traducere a respectivului lanț ARNm. Deleția acestei secvențe
„atenuatoare” , determină amplificarea de șase ori a traducerii.

2. Ră spunsul stringent
Acest tip de reglaj apare în cazul cultivării celulelor bacteriene , într-un mediu sărac în
aminoacizi. Carența în aminoacizi , este sesizată de celulă , care reacționează prin scăderea
rapidă a sintezei proteinelor ribosomale. Scăderea sint ezei proteinelor ribosomale , se
realizează sub acțiunea „factorului stringent” , care este un guanosin tetrafosfat, notat ppGpp ,
situat pe subunitatea ribosomală 50S. Acest factor, prin legare de ARNm – polimeraza și ARNt –
polimeraza pe care le inactive ază, blochează sinteza ARNm și respectiv ARNt
.
3. Represia translației de către proteine ribosomale libere
Asemenea proteine ribosomale libere , joacă rol de represor, legându -se de ARNm în
apropierea situs -ului de inițiere , pentru propria lor sinteză și bloc hează sinteza mai multor
proteine codificate de către mesajul ARNm policistronic.

4. Inhibarea sintezei proteice de către ARNmic
ARNmic (mRNA -interfering complementary RNA) este un ARN complementar și
interferent cu ARNm, adică un ARN antisens.
S-au descr is gene mic implicate în sinteza ARNmic .
ARNmic are rol în reglarea genetică la nivel de translație.
Expresia genelor poate fi reglată prin molecule de ARNmic (ARN complementar), care
sunt capabile să se lege de ARNm -urile corespunzătoare diferitelor gene și deci să inhibe
procesul de translație.
Cel mai eficient ARNmic este cel complementar secvenței ribonucleotidice Shine –
Dalgarno (acestă secvență precedă codonul de inițiere AUG pentru inițierea translației la
procariote) a ARNm -ului, deoarece împiedică f ixarea ribosomilor de capătul 5' al acestui ARNm,
împiedicând inițierea translației.
ARNmic determină inhibiția aproape completă a proliferării colifagului SP integrat în
celula bacteriană de E. coli . În acest caz, ARNmic inhibă sinteza proteinei fagice pr in
împiedicarea translației la nivelul ribosomilor celulei bacteriene gazdă.
ARNmic prin hibridizare cu ARNm implicat în sinteza unor proteine majore de membrană
externă poate inhiba sinteza respectivelor proteine.
Folosirea ARNmic (ARN -antisens) în scopul inhibării expresiei genelor virale s -a dovedit
a fi o cale eficientă în prevenirea infecțiilor virale. ARN -antisens are o foarte largă specificitate,
ceea ce prezintă un mare avantaj în utilizarea lui clinică (vezi subcap. 5.8.).

20
9.2. Reglajul genetic la eucariote

În comparație cu celula procariotă, celula eucariotă deține o cantitate de ADN de 100 –
10000 ori mai mare și cu totul alte mecanisme de reglaj genetic. Pentru acest tip de celule , cu
funcții diferite , se acceptă și existența unor pattern -uri diferite de gene (active și inactive).
Operonii, foarte răspândiți la procariote, de găsesc doar la un număr foarte redus d e
eucariote inferioare. De exemplu , la drojdii , a fost descris un operon care conține o genă pentru
descompunerea galactozei.
La euca riote, reglarea activității genelor se efectuează la trei nivele : la nivelul replicării
ADN , la nivelul transcrierii, la nivelul translației.

A. Reglajul genetic la nivelul replicării ADN
La acest nivel, reglarea expresiei genice se face prin:
– activitatea exonucleazică în direcția 5'3' a ADN -polimerazei 1 (fenomenul de
proofreading );
– gradul de co ndensare a l ADN cromosomial , în urma interacțiunii cu proteinele
histonice și nonhistonice. De formarea complexelor histone -nonhistone depinde
gradul de despirali zare a macromoleculelor de ADN și implicit gradul de transcriere a
acestora.

B. Reglajul genetic la nivelul transcrierii
Căile de reglare în acest caz sunt:
– Promotorii cu rol în inițierea transcrierii:
-promotori proximali, situați pe lanțul ADN la nivelul secvenței TATA -box (sau
varianta acesteia);
-promotori specifici ( enhancer ), situați în amonte de secvența TATA -box;
-factori de transcriere (proteine). Aceștia se leagă specific la nivelul unor
scobituri din lanțu l de ADN:
-deasupra sau sub secvențele codificatoare ale genei specifice a cărei
activitate o reglează;
-în mijlocul genei, pe regiunea de control internă (ex. gena pentru
sinteza ARNr 5S). În acest caz, fact orul de transcriere este factorul TF III A ;
– Metilarea ADN . Acest procedeu intervine atât în reglarea activității genelor, cât și în
procesarea transcriptelor primare.

C. Reglajul genetic la nivelul translației
La acest nivel, reglajul genetic se realizea ză prin:
– Procese de maturare a le ARNm în vederea translației. Fenomenul de bonetare
(capping ) la capătul 5' al ARNm primar (ARNm premesager), fenomenul de
poliadenilare la capătul 3' al ARNm primar și fenomenul de procesare
intracatenară (splicing ) intervi n în maturarea ARNm primar.
– Aspectul particular al fenomenului de splicing în trepte , pornind de la aceeași
secvență genică, în cazul sintezei imunoglobulinelor. Astfel, se poate ajunge la o
mare variabilitate a moleculelor imunoglobulinice, cu un minimum inițial de material
genetic.