Génová expresia - čo to je? definícia

Aký je vyjadrením génov? Aká je jej úloha? Ako funguje mechanizmus expresie génov? Aké sú vyhliadky, že sa otvára pred nami? Ako je regulácia génovej expresie u eukaryoty a prokaryot? Tu je krátky zoznam otázok, ktoré budú riešené v tomto článku.

všeobecné informácie

Gene Expression - je prenos názov procesu genetickej informácie z DNA pomocou RNA proteínov a polypeptidov. Poďme urobiť malú odbočku porozumenie. Čo sú to gény? Táto lineárna DNA polyméry, ktoré sú spojené s dlhým reťazcom. Použitie proteínu tvorí chromatínu chromozóm. Ak hovoríme o osobu, potom máme štyridsať šesť. Nachádzajú sa asi 50 000 až 10 000 génov a 3,1 miliardy párov báz. Ako sú tu vedené? Dĺžka úsekov, na ktoré je práca vykonáva, je uvedený v tisícoch a milióny nukleotidov. Jeden chromozóm obsahuje asi 2000-5000 gény. V trochu odlišných podmienok - asi 130 miliónov párov báz. Ale to je len veľmi hrubý odhad, ktorý je viac či menej platí pre veľké sekvencií. Ak budete pracovať na krátke vzdialenosti, bude porušený pomer. Aj v tomto poschodí môžu mať vplyv na telo, na ktorom je práca vykonávaná materiálu.

o génoch

Majú najrozmanitejšie dĺžku. Tu, napríklad, globín - je 1500 nukleotidov. Dystrofín - za toľko, koľko 2.000.000! Ich cis regulačné prvky môžu byť odstránené z génu pre značné vzdialenosti. Tak, v globínu sú vo vzdialenosti 50 až 30 nukleotidov v tysyach 5'-a 3'-smere, v tomto poradí. Prítomnosť takejto organizácie značne komplikuje našu definíciu hranice medzi nimi. Tiež gény obsahujú významné množstvo vysokopovtoryayuschihsya sekvencií funkčné povinnosti, ktoré sme doteraz objasnený.

Porozumieť ich štruktúre je možné si predstaviť, že 46 chromozómov sú samostatné zväzky, v ktorých sú informácie uložené. Tie sú rozdelené do 23 párov. Jeden z dvoch prvkov sa dedí z rodičov. "Text", ktorý je v "zväzky" Opakovane "re-read" tisíce generácií, ktorá prináša veľa chýb a zmien (tzv mutácie). A všetky sú dedí potomkov. Teraz je tu dosť teoretické informácie, ktoré začnú zmieriť s tým, že génová expresia sa prejavuje. Tento fakt je hlavnou témou tohto článku.

teória operonu

Je založený na genetické štúdie, β-galaktozidáza indukcie, ktoré sa podieľali na hydrolytické štiepenie laktózy. To bol formulovaný Jacques Monod a Fransua Zhakobom. Táto teória vysvetľuje mechanizmus pre riadenie syntézy bielkovín v prokaryotických organizmoch. Tiež hrajú dôležitú úlohu a transkripciu. Táto teória je, že gény sú proteíny, ktoré sú funkčne úzko súvisí s metabolickými procesmi, sú často zostavené. Vytvárajú štrukturálne jednotky zvanej operony. Ich význam je, že všetky gény, ktoré sú jej súčasťou, vyjadrené v súlade. Inými slovami, môže byť prepísaný, alebo žiadna z nich nemôže byť "čítať". V takýchto prípadoch je operon je aktívne alebo pasívne. gén hladina expresie môže byť zmenená iba v prípade, že je sada jednotlivých prvkov.

Indukcia syntézy proteínov

Predstavme si, že máme ktorá bunku vo svojom raste ako zdroj použitie oxidu glukózy. Ak je zmenený na disacharid laktóza, počas niekoľkých minút môžete byť v bezpečí, že sa prispôsobiť podmienkam, ktoré sa zmenili. Že tam je vysvetlenie: bunka môže fungovať oba zdroje rastu, ale jeden z nich je vhodnejšie. Preto, tam je "pohľad" na chemická zlúčenina fabricable. Avšak v prípade, že je stratená a nahrádza sa objaví laktóza, zodpovedný RNA polymeráza sa aktivuje a začne svoj vplyv na produkciu požadovaného proteínu. Je to skôr teória, ale teraz poďme hovoriť o tom, ako sa vyskytuje skutočná génovej expresie. Je to veľmi vzrušujúce.

organizácia chromatínu

Materiál tohto odseku je model diferencovaných buniek mnohobuněčného organizmu. Jadrá chromatín naskladané tak, že len malá transkripcie genómu je k dispozícii (asi 1%). Ale napriek tomu, vďaka buniek rôznorodosti a zložitosti procesov odohrávajúcich sa v nich môžeme ich ovplyvniť. V súčasnej dobe je pre človeka, je k takémuto vplyvu na organizáciu chromatínu k dispozícii:

1. Zmenou počtu štruktúrnych génov.
2. Efektívne prepísať rôzne časti kódu.
3. Znovu vytvoriť génov v chromozómoch.
4. Skontrolujte, modifikácie a syntetizované polypeptidové reťazca.

Avšak, účinná expresia cieľového génu je dosiahnuté prísneho dodržiavania technológie. Nezáleží na tom, aká práca sa robí, a to aj v prípade, že experiment pokračuje trochu vírusu. Hlavná vec - je držať sa plánu vypracovaného zásahom.

Zmena počtu génov

Ako to môže byť vykonaná? Predstavme si, že máme záujem o vplyv na génovú expresiu. Ako prototyp sme sa materiálu eukaryoty. Má vysokú plasticitu, môžeme preto vykonať nasledujúce zmeny:

1. Pre zvýšenie počtu génov. Používa sa v prípadoch, keď je nutné, aby teleso zvýšila syntézu konkrétneho produktu. V takom stave sa amplifikuje mnoho užitočných prvkov ľudského genómu (napr, rRNA, tRNA, históny, a tak ďalej). Tieto stránky môžu mať tandem vnútri chromozómov, a dokonca ísť za nimi vo výške 100 tisíc až 1 milión párov báz. Pozrime sa na praktické aplikácie. Záujem nás je metalothioneín gén. Jeho proteínový produkt môže viazať ťažké kovy, ako je zinok, kadmium, ortuť a meď a, v tomto poradí, chrániť telo z otravy je. Jeho aktivácia môže byť užitočné pre ľudí, ktorí pracujú v nebezpečných podmienkach. Ak je osoba je tu zvýšená koncentrácia ťažkých kovov bolo uvedené vyššie, aktivácia génu dochádza automaticky pomaly.
2. Zníženie počtu génov. To je zriedka použitý spôsob regulácie. Ale aj tu existujú príklady. Jedným z najznámejších - je to červené krvinky. Keď zrelé, jadro sa zrúti a nosič stráca genóm. Takýto proces zrenia a testovaných lymfocytov a plazmatických buniek, rôzne klony, ktoré boli syntetizované vylučované foriem imunoglobulínov.

génové preskupovanie

Dôležitá je aj možnosť pohybu a kombinovania materiálu, ktorý je schopný transkripcie a replikácie. Tento proces sa nazýva genetická rekombinácia. Tým, aké mechanizmy je to možné? Pozrime sa na odpoveď na túto otázku na protilátky príklad. Tie sú vytvorené ako B-lymfocyty, ktoré patria do nejakej konkrétnej klonu. A v prípade kontaktu s telom antigénu, na ktoré sa protilátka je komplementárna s aktívnym miestom pripojenia sa deje s následnou proliferáciu buniek. Prečo je to, že ľudské telo má schopnosť vytvárať rôzne proteíny? To je umožnené tým, rekombinácie a somatické mutácie. Ale to by mohlo byť výsledkom umelých zmeny v štruktúre DNA.

zmena RNA

Gene Expression - je proces, ktorý hrá významnú úlohu ribonukleová kyselinu. Ak vezmeme do úvahy mRNA je potrebné poznamenať, že po transkripcii primárnej štruktúra sa môže líšiť. Sekvencie nukleotidov v génoch rovnaký. Avšak v rôznych tkanivách sa môže mRNA objaviť substitúcia, inserce, alebo jednoducho strate dôjde pary. Ako príklad z charakteru môže viesť apoproteín B, generované v bunkách tenkého čreva a v pečeni. Čo sa upravuje rozdiel? Verzia produkovaný čreva, má 2152 aminokyselín. Zatiaľ čo obsah pečene verzia sa môže pochváliť 4563 zostatky! A to aj cez tento rozdiel, máme presne apoproteín B.

Zmeny stability mRNA

Takmer sme dospeli k záveru, že to bolo možné urobiť v proteínov a polypeptidov. Ale priznajme si to ešte pozrieť, ako môže byť pevnou stabilitu mRNA. K tomu, najprv to musí opustiť jadro a dostať sa von z cytoplazmy. Toto je dosiahnuté prostredníctvom existujúcich póry. Veľké množstvo mRNA sa štiepi nukleázy. Tie, ktoré uniknúť osudu, usporiadať komplexy s proteínmi. Životnosť eukaryotické mRNA sa mení v širokom rozmedzí (až niekoľko dní). Ak stabilizáciu mRNA, potom s pevnou rýchlosťou je možné pozorovať, že zvýšenie počtu novo vytvorené proteínový produkt. génovej expresie na úrovni v tomto prípade nemení, ale čo je dôležitejšie, telo bude pracovať s vyššou účinnosťou. Použitie techník molekulárnej biológie, konečný produkt môžu byť kódované, ktorý bude mať významný životnosť. Tak, napríklad, možné vytvoriť beta-globín fungujúce asi desať hodín (to je veľmi veľa pre to).

rýchlosť procesu

To je považované za všeobecne génovej expresie systému. Teraz už zostáva len doplniť dostupných informácií a vedomostí o tom, ako rýchlo sa procesov, rovnako ako s dlhým polčasom proteínmi. Povedzme, že regulácia génovej expresie bude držať. Je potrebné poznamenať, že účinok na rýchlosť nie je považovaný za primárny spôsob regulácie rozmanitosti a množstva proteínového produktu. Hoci jeho zmena v záujme dosiahnutia tohto cieľa sa stále používa. Ako príklad možno uviesť syntézu proteínového produktu v retikulocytov. diferenciácie krvotvorných buniek na úrovni zbavený jadra (a tým aj DNA). Hladiny regulácie génovej expresie sú všeobecne postavené v závislosti na nejakom možnosťou pripojenia aktívne ovplyvňovať prebiehajúce procesy.

trvanie

Keď sa syntetizuje bielkovina, doba, po ktorú bude žiť závisí na proteázy. Tam nemôže byť nazývaný presne tak, ako je to možné, pretože v tomto prípade pohybuje v rozmedzí od niekoľkých hodín až po niekoľko rokov. rýchlosť proteolýzy sa veľmi líšia, v závislosti na tom, čo mobilný to je. Enzýmy, ktoré môžu katalyzovať procesy majú tendenciu sa rýchlo "použitý". Z tohto dôvodu, oni sú tiež vytvorené v tele vo veľkom množstve. Aj na životnosti proteínu môže mať vplyv na fyziologický stav organizmu. Tiež, ak bol vytvorený chybný výrobok, bude rýchlo odstránená ochranný systém. Tak môžeme s istotou povedať, že jediné, čo môžeme povedať - toto je štandardná životnosť získané v laboratóriu.

záver

Táto oblasť je veľmi sľubná. Napríklad, expresia cudzích génov môže pomôcť pri liečbe dedičných chorôb, a eliminovať negatívne mutáciu. Napriek prítomnosti rozsiahle znalosti v tejto oblasti, môžeme s istotou povedať, že ľudstvo je stále len na začiatku. Genetické inžinierstvo len nedávno naučila vyčleniť potrebné diely nukleotidov. Pred 20 rokmi bol jeden z najväčších akcií tohto vede - vznikla ovca Dolly. Teraz prebieha výskum na ľudských embryách. Môžeme s istotou povedať, že sme na prahu budúcnosti, kde nie sú žiadne choroby a fyziologické úzkosť. Ale skôr, než sme sa tam ocitli, musíte byť veľmi dobre pracovať v prospech prosperity.