Концентрація багатьох білків в клітині непостійна і змінюється в залежності від стану клітини і зовнішніх умов. Це відбувається в результаті регуляції швидкостей синтезу і розпаду білків.
У клітинах ссавців існують два види регуляції біосинтезу білків:
- короткочасна. забезпечує адаптацію організму до змін навколишнього середовища;
- тривала, стабільна. визначальна диференціювання клітин і різний білковий склад органів і тканин.
Регуляція на рівні транскрипції (утворення первинного транскрипту) - найбільш поширений механізм регуляції синтезу білків.
Розрізняють дві форми регуляції - індукція синтезу (позитивна регуляція) і репресія синтезу (негативна регуляція).
Поняття індукції і репресії передбачають зміну швидкості синтезу білка по відношенню до вихідного (базальному) рівню. Синтез в базальному стані називають конститутивним синтезом.
Якщо швидкість конститутивного синтезу білка висока, то білок регулюється за механізмом репресії синтезу, і, навпаки - при низькій базальної швидкості буває індукція синтезу.
У генетичному апараті клітини існують Оперон - відрізки ДНК, що містять структурні гени певних білків (цистрони), і регуляторні ділянки.
Зчитування генетичного коду починається з промотора. розташованого поруч з геном-оператором. Ген-оператор розташований на крайньому відрізку структурного гена. Він також забороняє, або дозволяє реплікацію мРНК на ДНК.
Діяльність оперона контролює ген-регулятор. Білок-репрессор здійснює зв'язок опероном і геном-регулятором. Репрессор утворюється в рибосомах ядра на мРНК, синтезованої на гені-регуляторі. Він утворює комплекс з геном-оператором і блокує синтез мРНК, а, отже, і білка. Репрессор може зв'язуватися з низькомолекулярними речовинами - індукторами, або ефекторами. Після цього він втрачає здатність зв'язуватися з геном-оператором, ген-оператор виходить з-під контролю гена-регулятора, і починається синтез мРНК. Це індукція синтезу (рис. 6).
Спостерігається також ефект репресії ферментів. коли концентрація ферментів в клітинах знижується при збільшенні вмісту кінцевих продуктів ланцюгова реакція синтезу (рис. 7). В цьому випадку репрессор синтезується в неактивній формі і набувають здатність пригнічувати діяльність гена-оператора після утворення комплексу з продуктом синтезу (корепрессора).
Мал. 6. Регуляція синтезу білка шляхом індукції.