Ekspresija gena - što je to? definicija

Ono što je izraz gena? Koja je njegova uloga? Kako se mehanizam ekspresije gena? Kakvi su izgledi da se otvara pred nama? Kako je regulacija ekspresije gena u eukariota i prokariota? Ovdje je kratak popis pitanja koja će se baviti u ovom članku.

opće informacije

Gene Expression - je ime proces prijenosa genetske informacije iz DNA preko RNK za proteine i polipeptida. Napravimo malu digresiju razumijevanje. Šta su geni? Ovo linearne DNA polimera koje su povezane dug lanac. Upotreba proteina čine hromatina kromosoma. Ako govorimo o osobi, onda imamo četrdeset šest. Nalaze se oko 50 000-10 000 gena i 3,1 milijardi parova baza. Kako se ovdje vođene? Dužinu sekcije na koji se radi posao, naveden je u hiljade i milione nukleotida. Jedan kromosom sadrži oko 2000-5000 gena. Na nešto drugačiji termini - oko 130 miliona parova baza. Ali to je samo vrlo gruba procjena, koja je više ili manje vrijedi i za velike sekvence. Ako radite na malim udaljenostima, odnos će biti prekršena. Takođe, na ovom katu može utjecati na tijelo, na kojem se posao obavlja materijala.

o genima

Oni imaju najraznovrsnije dužine. Evo, na primjer, globinskog - 1500 nukleotida. A distrofina - za čak 2 miliona! Njihova cis regulatorni elementi mogu biti izbrisani iz gena za značajne udaljenosti. Tako je, u globinskog su na udaljenosti od 50 do 30 nukleotida u tysyach 5'i 3'-pravac, respektivno. Prisustvo takve organizacije značajno otežava naše definicije granica između njih. Također, geni sadrže značajnu količinu vysokopovtoryayuschihsya sekvenci funkcionalnih odgovornosti koje još nismo shvatili.

Da bi razumjeli njihova struktura ne može zamisliti da je 46 hromozoma su odvojeni volumena, u kojoj se nalaze informacije. Oni su grupirani u 23 parova. Jedan od dva elementa je naslijedila od roditelja. "Tekst", što je u "volumena" u više navrata "ponovo pročitati" hiljade generacija, koja donosi puno grešaka i promene (tzv mutacije). I oni su svi naslijeđeni od potomstva. Sada postoji dovoljno teorijske informacije da počne da se bavi sa činjenicom da je ekspresija gena manifestuje. Ova činjenica je glavna tema ovog članka.

Teorija operona

Ona se temelji na genetskim studijama, β-galaktozidaze indukcije, koja je učestvovala u hidrolize dekolteu laktoze. Formuliran je Jacques Monod i Fransua Zhakobom. Ova teorija objašnjava mehanizam za kontrolu sintezu proteina u prokariota. Također igraju važnu ulogu i transkripcija. Teorija je da su geni su proteini koji su funkcionalno usko povezana sa metaboličkim procesima, često su grupisani. Oni stvaraju strukturne jedinice koje se nazivaju operoni. Njihov značaj je da su svi geni koji su dio toga, izrazio je jednoglasno. Drugim riječima, oni mogu biti prepisan, ili nijedan od njih ne može biti "čitati". U takvim slučajevima, operona je aktivno ili pasivno. gena nivo ekspresije se može promijeniti samo ako postoji skup pojedinačnih elemenata.

Indukcija sinteze proteina

Zamislimo da imamo ćelija koja u svom rastu kao izvor korištenja ugljen glukoze. Ako je promijenjen za disaharida laktoze, u nekoliko minuta možete biti siguran da je prilagođen uslovima koji su se promijenile. Da postoji objašnjenje: ćelija može raditi oba izvora rasta, ali jedan od njih je više prikladan. Dakle, postoji "pogled" na kemijski spoj fabricable. Ali ako je izgubljen i zamijenjen pojavljuje laktozu, odgovorni RNK polimeraze se aktivira i počinje da iskoristi svoj utjecaj na proizvodnju željenog proteina. To je više teorija, ali sada pričajmo o tome kako dolazi do stvarnog ekspresije gena. Ovo je vrlo uzbudljivo.

Organizacija hromatina

Materijal ovog stava je model diferenciranih ćelije u višećelijskog organizma. Jezgra hromatina složen tako da je samo mali transkripciju genoma je na raspolaganju (oko 1%). Ali, uprkos tome, zahvaljujući ćeliju raznolikosti i složenosti procesa koji se odvijaju u njima ih možemo utjecati. U ovom trenutku, za osobu koja je dostupna za takav uticaj na organizaciju hromatina:

1. Mijenjanje niz strukturnih gena.
2. Efikasno prepisali različitim dijelovima koda.
3. Obnovi gena u hromozomima.
4. Napraviti izmjene i sintetiziran polipeptidni lanci.

Međutim, efikasno izraz ciljnog gena se postiže kroz strogo pridržavanje tehnologije. Bez obzira na to izvode se radovi, čak i ako je eksperiment ide na malo virusa. Glavna stvar - da se držati plana sačinjen od strane intervencije.

Mijenja broj gena

Kako se to može implementirati? Zamislimo da smo zainteresirani za učinak na ekspresiju gena. Kao prototip uzeli smo materijal Eukarioti. On je visok plastičnost, možemo stoga napraviti sljedeće promjene:

1. Da se poveća broj gena. Koristi se u slučajevima kada je potrebno da se tijelo povećao sintezu određenog proizvoda. U takvom stanju su pojačani mnoge korisne elemente ljudskog genoma (npr rRNA, tRNA, histona, i tako dalje). Takva mjesta mogu imati tandem unutar kromosoma, pa čak i ići iza njih u iznosu od 100,000-1.000.000 baznih parova. Pogledajmo na praktičnu primjenu. Interes da nam je metalotioneina gena. Svoje proizvode protein može vezati teške metale poput cinka, kadmija, žive i bakra i, odnosno, da štite organizam od njih trovanja. Njegova aktivacija može biti korisno za ljude koji rade u nesigurnim uvjetima. Ako je osoba postoji povećana koncentracija teških metala je ranije spomenuto, aktivacija gena javlja polako automatski.
2. Smanjiti broj gena. To se rijetko koristi metoda regulacije. Ali i tu su primjeri. Jedan od najpoznatijih - to je crvena krvna zrnca. Kada su zreli, jezgra ruši i nosilac gubi genom. Takav proces sazrijevanja i testiran limfocita i plazma stanica, razni klonovi koji su sintetiziran luči oblika imunoglobulina.

gen preuređenje

Također je važna mogućnost kretanja i kombiniranjem materijala s kojim je u stanju da transkripcije i replikacije. Ovaj proces se naziva genetski rekombinacije. Po kojim mehanizmima je to moguće? Razmotrimo odgovor na ovo pitanje na primjeru antitijela. Oni stvaraju B-limfocita, koji spadaju u neku vrstu specifičnog klona. A u slučaju kontakta sa telom antigen na koji se antitijela je komplementaran sa aktivnom vezanosti dešava sa kasnijim proliferaciju stanica. Zašto je to da je ljudsko tijelo ima sposobnost da stvori razne proteina? Ovo je moguće rekombinacijom i somatskih mutacija. Ali, to bi mogao biti rezultat čovjek napravio promjene u strukturi DNK.

promjene RNA

Gene Expression - je proces koji igra značajnu ulogu ribonukleinske kiseline. Ako uzmemo u obzir mRNA potrebno je napomenuti da je nakon transkripcija primarne strukture mogu se razlikovati. Redoslijed nukleotida u genima istih. Ali u različitim tkivima mRNA mogu se pojaviti zamjene, umetanja ili jednostavno gubitak će se dogoditi parova. Kao primjer iz prirode može dovesti apoproteina B, nastaje u ćelije tankog crijeva i jetre. Ono što je uređivanje razlika? Verzija proizvodi crijeva, ima 2152 aminokiselina. Budući da je sadržaj jetre verzija pohvaliti 4563 salda! I pored ove razlike, mi imamo tačno apoproteina B.

Promjene u stabilnost mRNA

Mi smo gotovo došli do zaključka da je moguće učiniti u proteina i polipeptida. Ali, budimo realni još pogledati kako može biti fiksna stabilnost mRNA. Da biste to učinili, prvo mora napustiti nukleus i izaći iz citoplazme. Ovo se postiže kroz postojeće pore. Veliki broj mRNA je isečen nukleaza. Oni koji pobjegne ovo sudbina, organizirati kompleksa s proteinima. Životni vijek eukariotske mRNA varira u širokom rasponu (do nekoliko dana). Ako stabilizirati mRNA, a zatim po fiksnoj stopi može se uočiti da je povećan broj novoformiranih proizvoda proteina. gena nivo izražavanja u ovom slučaju ne mijenja, ali, što je još važnije, tijelo će raditi sa većom efikasnošću. Koristeći tehnika molekularne biologije, finalni proizvod može biti kodirani, koji će imati značajan života. Tako je, na primjer, moguće stvoriti β-globinskog funkcioniše oko deset sati (ovo je jako puno za to).

brzinu procesa

Koji se smatra u opštem sistemu ekspresije gena. Sada ostaje samo da se dopuni dostupnim informacijama, znanje o tome kako brzo procesa, kao i dugovječni proteina. Recimo da je kontrola ekspresije gena će se održati. Treba napomenuti da je efekt na brzinu se ne smatra primarni način regulacije raznovrsnosti i količine proizvoda proteina. Iako se još uvijek koristi svoje promjene, kako bi se postigao ovaj cilj. Kao primjer sintezu proizvoda proteina u retikulocita. Hematopoeze ćelija diferencijacija na nivou lišeni jezgra (a time i DNK). se grade na nivou gena regulacije izražavanja uopšte ovisno o nekoj vrsti mogućnosti priključenja na aktivno utiču na tekućim procesima.

Trajanje

Kada je sintetiziran protein, vreme u kojem će živjeti ovisi o proteaze. Tu se ne može nazvati baš moguće, jer u ovom slučaju u rasponu od nekoliko sati do nekoliko godina. brzina proteolizu varira, ovisno o tome što ćelije je. Enzime koji mogu katalizirati procesi imaju tendenciju da se brzo "koji se koristi." Zbog toga, oni su također stvorili u organizmu u velikim količinama. Takođe, na rok trajanja proteina može utjecati na fiziološko stanje organizma. Isto tako, ako je stvorena neispravan proizvod, to će biti brzo ispao zaštitnog sistema. Dakle, možemo sa sigurnošću reći da je jedina stvar koju možemo reći - to je standardno doživotno dobijeni u laboratoriji.

zaključak

Ovo područje je vrlo obećavajući. Na primjer, izraz stranih gena može pomoći da se izliječiti nasljednih bolesti i eliminirati negativne mutacije. Uprkos prisustvu veliko znanje o toj temi, možemo sa sigurnošću reći da je čovječanstvo je još uvijek samo na samom početku. Genetski inženjering tek nedavno saznao da izdvoje neophodna dijelovima nukleotida. prije 20 godina bio je jedan od najvećih događaja ove nauke - nastala je ovce Dolly. Sada, istraživanje je sprovedeno na ljudskih embrija. Možemo sa sigurnošću reći da smo na pragu budućnosti, gdje nema bolesti i fiziološke uznemirenosti. Ali, prije nego što smo se našli tamo, morate biti vrlo dobro raditi za dobrobit prosperiteta.