Bài giảng Sự điều hòa biểu hiện của gen

CHƯƠNG VIII SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN CỦA GEN I. §iÒu hoµ sù biÓu hiÖn cña gen 1. §Æt vÊn ®ề Ở các chương trên, chúng ta đã đề cập đến 3 quá trình thiết yếu của tế bào ở mức phân tử là: sao chép DNA, phiên mã tạo ra mRNA và dịch mã tạo ra polypeptide. Ba quá trình này xảy ra trong nội tại một tế bào. Trong ch­¬ng nµy chóng ta sÏ ®Ò cÆp ®Õn qu¸ tr×nh ®iÒu hßa biÓu hiÖn cña gen ë hai hÖ thèng sinh vËt, trong néi t¹i mét tÕ bµo, gi÷a c¸c tÕ bµo, toµn c¬ thÓ vµ d­íi t¸c ®éng cña m«i tr­êng ngoµi. Thường thì tế bào không thể tồn tại một cách độc lập và tách rời với môi trường xung quanh mà thường xuyên và liên tục có sự trao đổi chất giữa c¸c tế bào với nhau và với môi trường bªn ngoài. Đây là mét đặc tính cơ bản của sự sống. Đối với tế bào sinh vật tiền nhân, môi trường ngoµi là mét tập hợp các nhân tố vật lý và hóa học bao quanh bên ngoài tế bào. Còn đối với sinh vật nhân thật đa bào, môi trường ngoài của một tế bào là tập hợp tất cả các tế bào bao xung quanh, các ngoại gian bào, các cơ quan và mô khác trong nội bộ một cơ thể sinh vật thống nhất. Như vậy vấn đề nảy sinh là bằng cách nào tế bào có thể điều chỉnh hoạt động của mình cho phù hợp với các biến đổi của môi trường ngoài để tồn tại, thích ứng vµ ph¸t triÓn. Quá trình điều hòa có sự khác nhau c¬ b¶n về cơ chế và cách thức giữa 2 hệ thống sinh vật, cụ thể được tóm tắt dưới đây. 2. So sánh sự khác nhau giữa sinh vật tiền nhân và nhân thật a. Khác nhau về động cơ điều hòa biểu hiện của gen Sinh vật tiền nhân Sinh vật nhân thật - ĐÓ ®iều chỉnh hệ enzyme cho phù hợp với các tác nhân môi trường bên ngoài như: dinh dưỡng, lý hóa tính để tế bào có thể tăng trưởng và sinh sản được. - Sự điều hòa xảy ra một cách linh động, có tính thuận nghịch, tức thời tuỳ thuéc vµo môi trường mà các gen có được biểu hiện hay không. - Có thể ngừng ở thời điểm bất kỳ nào trong chu trình tế bào. Một enzyme có thể được sinh ra, ngừng sinh ra rồi lại được sinh ra một cách dễ dàng. Tất cả các quá trình đó được điều khiển ở những mức độ hoạt hóa khác nhau. - §iÒu hßa chñ yÕu theo m« h×nh operon - Do tế bào không tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài cho nên quá trình điều hòa không mang tính chất thụ động với những biến động của ngoại bào. - Vì mỗi tế bào là một thành phần của cơ thể sống cho nên chúng phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt theo một chương trình phát triển chuyên biệt từ khi cơ thể còn phôi thai đến lúc trưởng thành. - Sự điều hòa hoạt động của các gen ở đây đều nhằm hướng đến việc chuyên biệt hóa từng loại tế bào thành từng cấu trúc và chức năng riêng và không mang tính thuận nghịch. - Khi tế bào đã đi vào biệt hóa thì sẽ không còn có khả năng quay trở lại trạng thái ban đầu hay chuyển sang một hướng phân hóa khác. Thí dụ như tế bào phôi thai khi chuyển thành tế bào gan thì không thể quay lại thành tế bào phôi thai và cũng không trở thành tế bào ruột được. - M« h×nh ®iÒu hßa rÊt ®a d¹ng vµ phøc t¹p, tïy tõng gen, tÕ bµo, m«, giai ®o¹n sinh tr­ëng ph¸t triÓn vµ sinh vËt. b. Nguyên nhân chính dẫn đến sự khác nhau - Sự khác biệt trong cấu trúc tế bào giữa 2 loại sinh vật đã dẫn đến sự khác biệt trong quá trình điều hòa sự biểu hiện của gen. Ở sinh vật tiền nhân, tế bào không có màng nhân, mRNA vừa được phiên mã từ DNA thì tiếp xúc ngay với bộ máy dịch mã, kết quả là quá trình tổng hợp protein được tiến hành ngay, sự phiên mã và dịch mã tiến hành đồng thời. Chính vì thế mà sự điều hòa biểu hiện của gen chủ yếu diễn ra ở giai đoạn phiên mã. - Trong khi đó ở tế bào sinh vËt nhân thật, do tÕ bµo cấu tạo cã màng nhân, phiên mã xảy ra ở trong nhân, dịch mã xảy ra ở tế bào chất nên 2 quá trình này xảy ra không đồng thời dẫn đến quá trình điều hòa và biểu hiện của gen cũng xảy ra phức tạp hơn, phải tiến hành qua nhiều giai đoạn và công đoạn khác nhau. - Sinh vật tiền nhân có cấu tạo đơn bào còn sinh vật nhân thật cấu tạo đa bào, mô và các cơ quan bộ phận trong c¬ thÓ ®­îc biệt hoá vµ đảm nhận những chức phận khác nhau. c. Các thành phần tham gia vào quá trình biểu hiện của gen Có 3 thành phần chính tham gia vào quá trình biÓu hiện của gen: - Những tín hiệu và chúng phải có khả năng gây ra đủ mạnh để làm thay đổi và hoạt hóa biểu hiện của gen. - Sự điều hòa biểu hiện của gen được tiến hành ở một trong số các giai đoạn trong chuỗi các phản ứng từ qu¸ tr×nh DNA sao chép sinh ra mRNA chín đến viÖc dịch mã ®Ó tạo thành polypeptide chøc n¨ng. - Cơ chế phân tử của quá trình điều hòa biểu hiện của gen là cơ chế đề cập đến quá trình điều hòa và tham gia của các phân tử thành phần. II. m« h×nh ®iÒu hßa biÓu hiÖn gen ë Prokaryote 1. Khái niệm - Tín hiệu điều hòa chủ yếu là các yếu tố, là các hợp chất dinh dưỡng hay yếu tố vật lý, hãa hoc của môi trường nuôi cấy vi sinh vật. Gen có thể biểu hiện hoặc ngừng biểu hiện hoặc hoạt động mạnh hay yếu nếu như sản phẩm của gen là cần thiết hay không cần thiết hoặc cần thiết nhiều hay cần thiết ít cho tế bào sinh trưởng trong môi trường nhất định. Như vậy nó cho phép sinh vật thích ứng một cách kỳ diệu với môi trường ngoài luôn biến đổi. Các quá trình thích ứng này cần thiết phải có năng lượng. Hình 1.8. Tác động của chất cảm ứng (a) và chất ức chế (b) đến quá trình tổng hợp enzyme trong vi khuẩn. a) trong môi trường không có lactose thì tế bào tiến hành tổng hợp được một lượng rất nhỏ enzyme để sử dụng lactose. Cũng tế bào đó nếu được chuyển sang môi trường có lactose thì tốc độ tổng hợp enzyme tăng mạnh. b) trong trường hợp ngược lại đối với cơ chế điều hoà ức chế ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh tổng hợp trytophan thì ngược lại. Khi môi trường không có tryptophan thì tế bào E.coli lại tổng hợp rất mạnh enzyme để sinh tổng hợp tryptophan, nếu thêm tryptophan vào môi trường thì tốc độ tổng hợp enzyme đó giảm rất nhanh theo thời gian sau đó dừng lại và duy trì ổn định một lượng nhỏ. - Cơ chế điều hòa chủ yếu được thực hiện thông qua các operon. Khái niêm operon chỉ tồn tại ở sinh vật tiền nhân. Mỗi operon lại bao gồm những thành phần như sau: một số gen cấu trúc là những gen mã hóa tạo thành một polypeptide, các gen cấu trúc này còn gọi là các cistron và có nhiều cistron nằm kề cận nhau. Các trình tự DNA khác nhau tham gia vào hoạt động điều hòa đó là các trình tự ®iÒu khiÓn nằm ở promoter và operator. - Có 2 kiểu operon là operon cảm ứng (induction) và operon ức chế (repression) trình bày ở h×nh 1.8. Operon cảm ứng có đặc tính liên quan đến quá trình dị hóa tức là quá trình phân giải các hợp chất phức tạp thành các hợp chất đơn giản thí dụ như hoạt tính của c¸c enzyme liên quan đến việc sử dụng đường lactose, galactose hay arabinose. Khi không có lactose trong môi trường nuôi cấy thì enzyme b-galactosidase sẽ không hoặc được sinh ra mét l­îng rất ít. Còn nếu thêm đường lactose vào môi trường nuôi cấy thì quá trình tổng hợp enzyme này tăng lên một cách đột ngột đến thời điểm nào đó (khoảng 9 phút) thì tốc độ tổng hợp enzyme này dừng lại và ổn định (hình 1.8a). - Operon ức chế, thí dụ như enzyme tổng hợp tryptophan. Khi tryptophan không có mặt trong môi trường thì vi khuẩn E.coli xúc tiến quá trình tổng hợp enzyme rất mạnh để tổng hợp được axit amin tryptophan cần cho nhu cầu của mình. Nếu khi thêm axit amin tryptophan vào môi trường thì việc tổng hợp c¸c enzyme để tổng hợp tryptophan bị ức chế và lượng c¸c enzyme này ®Òu giảm dần theo thời gian đến một lúc nào đó (khoảng 15 phút) thì ổn định như biểu diễn ở đồ thị trong hình 1.8b. 2. Operon cảm ứng mã hoá tạo ra enzyme xúc tác cho quá trình dị hóa - Quá trình dị hóa là quá trình trong đó các chất hữu cơ phức được biến đổi thành các thành phần đơn giản nhờ hoạt tính của một số enzyme. Thí dụ như đường lactose sẽ biến thành đường glucose và galactose. Đây là kiểu operon cảm ứng, tín hiệu điều hòa ở đây là đường lactose. Khi không có mặt đường lactose trong môi trường nu«i cÊy vi khuÈn thì các gen mã hóa cho các enzyme xúc tác việc chuyển hóa ®­êng lactose không được biểu hiện. Khi môi trường chỉ có duy nhất đường lactose thì vi khuẩn phải thích ứng bằng cách sản sinh ra 3 loại enzyme đó là b-galactosidase (gen Z) và b-galactoside permease (gen Y) và b-galactoside transacetylase (gen A). - Enzyme b-galactosidase là enzyme xúc tác cho phản ứng phân giải đường phức lactose thành ra hai hướng: 1/ cắt đường lactose thành 2 đường đơn là glucose và galactose, vi khuẩn sử dụng đường glucose; 2/ hình thành lên chất cảm ứng lac (Lac inducer) là allolactose, chất này bọc lấy protein điều hoà làm nó rời khỏi operator. Trong trường hợp này nó lại kích thích quá trình phiên mã 3 gen cấu trúc, mét trong chóng tạo ra b-galactosidase (h×nh 3.8). Ba gen cấu trúc này được phiên mã một cách đồng thời ®Ó tạo ra một mRNA gọi là polycistronic message (h×nh 2.8) để phân giải đường lactose. Cấu trúc của operon được trình bày ở hình 2.8 gồm promoter (promoter là một vị trí mà men RNA polymerase bọc lấy để tiến hành phiên mã), operator và các gen cấu trúc Z, Y và A. Còn promoter cña gen điều hòa sù biÓu hiÖn cña Lac operon th× cã thÓ n»m ë mét vị trÝ kh¸c không cố định trong genome cña vi khuẩn (h×nh 2.8). - Cơ chế điều hòa đầu tiên là dựa vào sự tương tác giữa protein điều hòa với một trình tự DNA ở đầu 5’ không mã hóa của các gen cấu trúc gọi là operator. Hình 2. 8. Cấu trúc và mô hình điều hoà operon biểu hiện của gen. a) thành phần của Operon gồm từ 1 đến nhiều gen cấu trúc thí dụ có 3 gen cÊu tróc: SG1, SG2 và SG3, operator (O), promoter (P), gen điều hoà và promoter của nó. PO là nơi enzyme RNA polymerase phải bọc lấy mới phiên mã các gen cấu trúc được. Còn vị trí operator là nơi bäc cña protein ức chế. b) Cơ chế điều hoà lac operon, khi có mặt của chất cảm ứng (lactose) trong môi trường (®iÒu hßa ©m tÝnh). Hình 2.8c. Mô hình điều hoà operon theo cơ chế tác động của chất đồng ức chế (®iÒu hßa d­¬ng tÝnh). Cơ chế điều hoà khi có mặt cña chất đồng ức chế (tryptophan) trong môi trường (trp operon) thì protein ức chế kết hợp với chất đồng ức chế nên có khả năng bọc được operator (O) lµm quá trình phiên mã dừng, c¸c enzyme không tạo ra. Hình 3.8. Hai hướng phản ứng xẩy ra quan trọng đối với lactose khi có tham gia xúc tác bởi enzyme β-galactosidase. 1) chuyển đường lactose thành chất cảm ứng allolactose. 2) cắt đường lactose tạo ra 2 đường đơn là glucose và galactose. - Protein điều hòa gọi là nhân tố kìm hãm (repressor). Bình thường tế bào vi khuẩn lu«n sản sinh ra protein này một cách đều đặn nh­ng với một lượng nhỏ. Protein điều hòa được tạo ra từ gen điều hòa, gen này có thể nằm ở bất kỳ vị trí nào trong genome cña vi khuẩn. - Lac promoter chứa 2 vÞ trÝ bäc ®Æc thï: vị trí ®Çu cho phép RNA polymerase bọc vào, cßn vị trí kia tiÕp sau cho phép phøc hîp (CAP-cAMP), là phức hợp gi÷a protein hoạt tính dị hóa (CAP, catabolite activator protein) vµ mét ph©n tö hiÖu øng nhá (cyclic AMP, adenosine 3’,5’-phosphate cã nguån gèc tõ ATP nhê enzyme adenylcyclase), bọc vào. CAP chØ bäc ®­îc vµo promoter khi cã mÆt cña cAMP, nång ®é cña cAMP phô thuéc vµo sù cã mÆt hay kh«ng cña ®­êng glucose, ®­êng glucose t¨ng th× cAMP gi¶m vµ ng­îc l¹i. - Phøc hîp CAP-cAMP bäc vµo promoter sÏ lµm t¨ng hiÖu qu¶ bäc cña RNA polymerase vµo promoter. - Khi protein điều hòa bọc lấy operator sẽ chiếm lấy khoảng không gian không cho phÐp RNA polymerase bọc lấy promoter và kết quả là quá trình phiên mã không thực hiện được. - Việc protein điều hòa có bọc được hay không vào operator cßn phụ thuộc vào sự có mặt hay không cã mÆt của một phân tử hiÖu ứng (effector molecule) hay còn gọi là chất cảm ứng (inducer). Trong trường hợp lac operon, chất cảm ứng là đường lactose. Khi có mặt của đường lactose, chất này kết hợp với protein điều hòa g©y biến hình protein điều hòa, làm cho nó không có khả năng bọc vào operator buộc nã phải rời ra, nhờ đó mà RNA polymerase có thể bọc được vào promoter và quá trình phiên mã 3 gen cấu trúc bắt đầu. Enzyme b-galactosidase được sinh ra, đây được gọi là cơ chế điều hòa âm tính. - Hình 2.8c trình bầy mô hình điều hoà operon cảm ứng ức chế (repressible operon). Cơ chế điều hoà kiểu này như sau: protein điều hoà có thể bọc được operator chỉ trong trường hợp khi có mặt và kết hợp được với phân tử hiÖu ứng, chất này gọi là chất đồng ức chế (co-repressor). Khi không có mặt của phân tử hiÖu ứng kết hợp thì protein điều hoà không thể bọc được vào operator và làm cho operator được tự do, đã cho phép RNA polymerase bọc lấy được promoter, kết quả làm quá trình phiên mã được tiến hành, và tạo ra được c¸c enzyme. Khi có mặt của phân tử hiÖu ứng thêm vào, phân tử phản ứng kết hợp với protein điều hoà, tạo thành phức hợp protein điều hoà-chất đồng ức chế (repressor-co-repressor). Phức hợp này có khả năng bọc lấy operator, làm enzyme RNA polymerase không thể bọc được promoter, kết quả quá trình phiên mã không xẩy ra, không sinh ra c¸c enzyme. Quá trình điều hoà như thế gọi là cơ chế điều hoà dương tính. 3. Operon kìm hãm trp (Repressible operon) - Hệ thống điều hoà này thường liên quan đến quá trình đồng hoá tổng hợp mét chất h÷u c¬. Thí dụ như quá trình sinh tổng hợp tryptophan phức tạp từ các thành phần đơn giản. Tryptophan operon có cấu tạo gồm 5 gen cấu trúc (tính từ đầu 5’ thứ tự là trp E, D, C, B và A) kèm theo những trình tự điều hoà phụ cận (h×nh 4.8). Hình 4.8. Cấu tạo các gen trp operon của E.coli. Operon trp dài ước khoảng 7000 bp, chứa 5 gen cấu trúc, cùng phiên mã tạo ra một mRNA, tổng hợp nên các enzyme xúc tác cho quá trình tổng hợp tryptophan tõ chÊt ®Çu tiªn lµ acid chorismic® anthranitic acid ® PRA ® CDRP ® InGP ® Tryptophan. Gen trpR mã hoá tạo protein ức chế quá trình tổng hợp, không liên kết (nằm gần) với operon trp. Vùng operator (O) nằm gọn trong vùng promoter (P1). Ngoài ra còn có thêm một promoter yếu khác (p2) nữa nằm khá xa operator gần đầu cuối của gen trpD. Promoter phụ này cũng có tác dụng làm tăng lên mức độ tiếp tục phiên mã của các gen trpC, B và A. Có 2 trình tự kết thúc phiên mã (t và t’) nằm ở phần cuối gen trpA. Vùng gen trpL phiên mã đặc thù tạo ra một trình tự mRNA dài 162 nu, bên trong chứa vùng suy giảm (a), tạo ra mức độ thứ cấp, trong việc điều khiển trp operon. Promoter P1 kéo dài khoảng 18 cặp nu nằm ngay trước gen trpL. Ký hiệu PRA: phosphoribosyl anthranilate, CDRP: carboxyphenylamino-deoxyribulose phosphate, InGP: indole glycerol phosphate. - Vùng Operator và promoter nằm ở đầu trên của gen trp E, giữa promoter và operator tồn tại một vùng nhỏ gọi là vùng leader (trp L, leader region). Trong vùng trpL có chứa vị trí att (attenuation). Quá trình điều hoà trp operon cũng tương tự như đã được trình bầy ở hình 2.8c. Protein điều hoà của operon trp là sản phẩm của gen trp R, gen này không liên kết gÇn với trp operon và một mình nó không thể gắn được vào promoter. Protein ®iÒu hßa trp operon đứng một mình nó là một chất ức chế không hoạt động (aporepressor). - Khi không có mặt tryptophan (chất này đóng vai trò là chất đồng ức chế) thì enzyme RNA polymerase sẽ bọc lấy vùng promoter và quá trình phiên mã 5 gen cấu trúc được xẩy ra. Tốc độ phiên mã của trp operon khi không có mặt tryptophan sẽ tăng lên 70 lần cao hơn so với khi có mặt tryptophan(trạng thái ức chế). - Ở thể đột biến trpR mất khả năng tạo ra protein ức chế, nếu thêm tryptophan vào môi trường nuôi cấy sẽ làm tốc độ tổng hợp những enzyme tổng hợp tryptophan giảm đi từ 8 đến 10 lần. 4. Điều khiển trp operon bằng cơ chế suy giảm - Ng­êi ta ph¸t hiÖn thÊy ở thể đột biến mất mét phÇn ë vùng leader (trp L) thì lại làm tăng tốc độ biểu hiện của trp operon, ë c¶ khi cã mÆt tryptophan vµ kh«ng cã tryptophan. - §iÒu khiÓn hiÖn t­îng nµy cã liªn quan ®Õn mét tr×nh tù n»m ë vïng néi t¹i trpL, gọi là tr×nh tù suy giảm (att, attenuator) h×nh 5.8. Sự suy giảm xảy ra bằng cách điều khiển làm kết thúc phiên mã tại vị trí gần với đoạn cuối của trình tự mRNA leader. Quá trình dừng sớm phiên mã này chỉ xảy ra khi có mặt của tRNATryp, kết quả thu được một sợi mRNA có trình tự đoạn leader dài 140 nu. - Vùng suy giảm có trình tự cặp bazơ cần phải tương tự với vùng mang dấu hiệu kết thúc phiên mã. Vùng kết thúc phiên mã này được phát hiện nằm ở đầu tận cùng của hầu hết các operon vi khuẩn (h×nh 6.8). Dấu hiệu kết thúc này chứa một đoạn đọc xuôi ngược giống nhau, giàu GC tiếp sau là cặp bazơ AT. Khi phiên mã dấu hiệu kết thúc này sẽ thu được một sợi RNA mới có khả năng hình thành nên cấu trúc hairpin và sau hairpin là trình tự một số U (hình 6.8a). Hình 5.8. Trình bầy cấu tạo trình tự các nu mRNA đoạn leader của trp operon gồm: Codon khởi đầu dịch mã (AUG) và trình tự peptide leader (có 14 a.amin) trong chứa 2 codon của 2 a.amin Trp, codon kết thúc peptide leader UGA, trình tự attenuation chứa 2 trình tự đoạn cặp đôi đối xứng (dyad symmetry), codon khởi đầu dịch mã tạo trp nằm trong gen trp E. - Khi RNA thông tin mới được tổng hợp hình thành nên cấu trúc hairpin, cấu trúc này t¸c ®éng lµm thay đổi hình thù của RNA polymerase ®ang kết hợp phiªn m·, dẫn đến lµm kết thúc phiên mã ngay sau vùng DNA-RNA base pair (A : U)n có liên kết hydro yếu. * Vậy quá trình này được điều khiển như thế nào khi có hoặc vắng mặt tryptophan. - Đầu tiên chúng ta nhí lại ở sinh vật tiền nhân quá trình phiên mã và dịch mã xảy ra đồng thời, do vậy, những sự kiện xảy ra trong dịch mã cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình phiên mã. - Thứ hai là trình tự leader dài 162 nucleotide n»m trong ph©n tö mRNA cña trp operon (hình 6.8) có 2 trình tự nu có thể ghép cặp bổ sung để hình thành nên cấu trúc hairpin, khi kh«ng cã mÆt vµ cã mÆt tryptophan. - Vùng thø nhÊt (h×nh 6.8b), khi kh«ng cã mÆt tryptophan, ribosome sÏ dÞch m· däc theo ph©n tö mRNA t¹o nªn peptide leader, peptide nµy lµm ribosome dõng l¹i t¹i mét hoÆc c¶ 2 codon trp, hairpin kh«ng kÕt thóc phiªn m· h×nh thµnh từ nu 74 - 85 và từ nu 108 - 119, qu¸ tr×nh phiªn m· tiÕp tôc kÐo dµi. Hình 6.8. S¬ ®å ®iều khiển trp operon theo cơ chế suy giảm. (a) : CÊu tróc tr×nh tù kÕt thóc t; (b) : H×nh thµnh hairpin kh«ng kÕt thóc phiªn m· khi kh«ng cã tryptophan; (c) : H×nh thµnh hairpin kÕt thóc phiªn m· t¹i tr×nh tù suy gi¶m khi cã mÆt tryptophan - Vïng thø 2 (h×nh 6.8c), khi cã mÆt tryptophan, ribosome dÞch m· ®i v­ît qua codon trp ®Õn tËn codon dõng dÞch m· UGA cña peptide leader. Trong qu¸ tr×nh ®ã nã ph¸ vì viÖc ghÐp cÆp base gi÷a tr×nh tù leader tõ 74 – 85 víi nu tõ 108 – 119, thay vµo ®ã hairpin dõng phiªn m· ®­îc h×nh thµnh do ghép cặp baz¬ giữa trình tự ®o¹n leader từ nu 114 – 121 và từ nu 126-134. V× thÕ, khi cã mÆt tryptophan sù phiªn m· thØnh tho¶ng bÞ dõng t¹i vïng suy gi¶m, lµm gi¶m l­îng mRNA cña c¸c gen cÊu tróc t¹o trp. - Điều hòa phiên mã bằng cơ chế suy giảm không chỉ xảy ra đối với trp operon mà hiện nay người ta cßn xác định được có tất cả 6 operon thực hiện theo cơ chế điều hòa suy gi¶m đó là: trp, thr, ile, leu, phe và his. Trong đó trp và có thể là phe cũng điều hòa theo cơ chế ức chế. Đối với his operon, trước kia người ta coi là nó thuộc vào cơ chế điều hòa kìm hãm th× hiện nay nó lại được coi là theo cơ chế điều hòa hoàn toàn suy giảm. Mặc dầu có rất ít chi tiết khác nhau giữa các operon được khám phá nhưng đặc điểm chính của cơ chế suy giảm các operon là giống nhau ở tất cả 6 operon. III. m« h×nh ®iÒu hßa gen ë Eukaryote 1. Phân hóa tế bào ở sinh vật nhân thật - Trong quá trình phát triển của sinh vật bậc cao, từ một tế bào hợp tử ban ®Çu trải qua quá trình phân bào nguyên nhiễm sÏ tạo ra rất nhiều kiểu nhóm tế bào khác nhau. Thí dụ ở động vật đó là tế bào da, thần kinh, tủy sống vµ máu. Các nhóm tế bào này rất khác nhau về hình thái, cấu trúc, chức năng và chúng thường có đặc tính chuyên hóa vµ th­êng chỉ tiến hành ®­îc một số chức năng trao đổi chất nhất định. Thí dụ tế bào hồng cầu chuyên làm nhiệm vụ tổng hợp và dự trữ protein hemoglobin vµ trên 90% sè phân tử protein cã trong tế bào hồng cầu ®­îc tæng hîp trong thời kỳ tÕ bµo cã hoạt động sinh tổng hợp cao nhất. Tế bào thần kinh chỉ có khả năng tổng hợp dây thần kinh (neurotransmitter). Vậy cơ chế nào đã biến các tế bào phân hóa thành các mô và cơ quan chuyên hóa khác nhau. Bằng cơ chế nào mà gen m· hãa t¹o hemoglobin lại chỉ biểu hiện được trong tế bào hồng cầu nhưng không thÓ hoạt động ®­îc tron