Genekspression - hvad er det? definitionen

Hvad er udtryk for generne? Hvad er dens rolle? Hvordan mekanisme af genekspression? Hvad er udsigterne det åbner før os? Hvordan er reguleringen af genekspression i eukaryoter og prokaryoter? Her er en kort liste over spørgsmål, der vil blive behandlet i denne artikel.

generelle oplysninger

Gene Expression - er den proces navn overførsel af genetisk information fra DNA via RNA til proteiner og polypeptider. Lad os lave en lille sidespring forståelse. Hvad er gener? This lineære DNA-polymerer, som er forbundet med en lang kæde. Anvendelse af proteinet de danner kromatin kromosom. Hvis vi taler om en person, så har vi seksogfyrre. De er placeret omkring 50 000-10 000 gener og 3,1 milliarder basepar. Hvordan bliver guidet her? Længden af sektionerne, som der bliver arbejdet, er angivet i de tusinder og millioner af nukleotider. Et kromosom indeholder omkring 2000-5000 gener. I et lidt anderledes - omkring 130 millioner basepar. Men dette er kun en meget groft skøn, som er mere eller mindre sandt for store sekvenser. Hvis du arbejder over korte afstande, vil forholdet blive krænket. Også på denne etage kan påvirke kroppen, hvor arbejdet udføres materiale.

Om gener

De har den mest varierede længde. Her for eksempel, globin - er 1500 nukleotider. En dystrofin - for så meget som 2 millioner! Deres cis regulatoriske elementer kan slettes fra genet for en betydelig afstand. Således i globin de er i en afstand af 50 og 30 nukleotider i tysyach 5'- og 3'-retning. Tilstedeværelsen af en sådan organisation komplicerer væsentligt vores definition af grænserne mellem dem. Også generne indeholde en signifikant mængde vysokopovtoryayuschihsya sekvenser funktionelle ansvar som vi endnu ikke har forstået.

For at forstå deres struktur kan man forestille sig, at 46 kromosomer er separate volumener, hvor oplysningerne er lagret. De er inddelt i 23 par. Et af de to elementer er nedarvet fra en forælder. "Tekst", som er i "bind" gentagne gange "genlæse" tusinder af generationer, hvilket bringer i en masse fejl og ændringer (kaldet mutationer). Og de er alle arvet af afkommet. Nu er der nok teoretisk information til at begynde at beskæftige sig med det faktum, at en genekspression manifesterer. Denne kendsgerning er det vigtigste emne i denne artikel.

Teorien om operon

Den er baseret på genetiske undersøgelser, β-galactosidase induktion, der deltog i den hydrolytiske spaltning af lactose. Det blev formuleret af Jacques Monod og Fransua Zhakobom. Denne teori forklarer mekanismen til styring af syntesen af proteiner i prokaryoter. spiller også en vigtig rolle, og transskription. Teorien er, at generne er proteiner, der er funktionelt nært beslægtede med metaboliske processer, er ofte grupperet sammen. De skaber strukturelle enheder kaldet operoner. Deres betydning er, at alle de gener, der er en del af det, udtrykt i kor. Med andre ord kan de blive transskriberet, eller ingen af dem kan være "læse". I sådanne tilfælde operonen er aktiv eller passiv. genekspressionsniveau kan kun ændres, hvis der er et sæt af enkelte elementer.

Induktion af proteinsyntese

Lad os forestille os, at vi har en celle, der i sin vækst som en kilde til brug kulstof glukose. Hvis den ændres til disaccharid laktose, i et par minutter kan du være sikker, at det har tilpasset sig de betingelser, der er ændret. At der er en forklaring: cellen kan betjene begge kilder til vækst, men en af dem er mere passende. Der er derfor en "syn" til en kemisk forbindelse fabricable. Men hvis den er tabt og erstattes af vises lactose, er den ansvarlige RNA-polymerase aktiveres og begynder at øve indflydelse på produktionen af det ønskede protein. Det er mere en teori, men nu lad os tale om, hvordan den faktiske genekspression opstår. Dette er meget spændende.

Organiseringen af kromatin

Materiale af dette stykke er en model af differentierede celler i en flercellet organisme. Kernerne chromatin stablet således at kun en lille transkription af genomet er tilgængelige (ca. 1%). Men på trods af dette, takket til celle diversitet og kompleksiteten af de processer, der finder sted i dem vi kan påvirke dem. I øjeblikket for den person, det er til rådighed i en sådan indflydelse på organiseringen af kromatin:

1. Ændring af antallet af strukturelle gener.
2. Effektiv transskribere de forskellige dele af koden.
3. Genopbygge generne i kromosomerne.
4. Udføre modifikationer og syntetiserede polypeptidkæder.

Imidlertid effektiv ekspression af målgenet opnås gennem streng overholdelse teknologi. Ligegyldigt hvad der bliver arbejdet, selv om eksperimentet går på en lille virus. De vigtigste ting - er at holde sig til den plan udarbejdet af interventionen.

Ændring af antallet af gener

Hvordan kan det gennemføres? Lad os forestille os, at vi er interesseret i effekten på genekspression. Som en prototype vi tog materiale eukaryot. Han har stor plasticitet, vi kan derfor foretage følgende ændringer:

1. At øge antallet af gener. Det anvendes i tilfælde, hvor det er nødvendigt, at kroppen har øget syntese af et specifikt produkt. I en sådan tilstand forstærkes mange brugbare dele af det humane genom (fx rRNA, tRNA, histoner, og så videre). Sådanne steder kan have tandem i kromosomerne, og selv gå ud over dem i mængden af 100 tusind til 1 million basepar. Lad os se på en praktisk anvendelse. Interesse for os er metallothionein genet. Dens proteinprodukt kan binde tungmetaller som zink, cadmium, kviksølv og kobber og henholdsvis at beskytte kroppen mod forgiftning dem. Dens aktivering kan være nyttigt for folk, der arbejder i usikre forhold. Hvis en person der er en forøget koncentration af tungmetaller tidligere nævnt, genaktivering sker langsomt automatisk.
2. Reducere antallet af gener. Det er sjældent brugt metode til regulering. Men også her er der eksempler. En af de mest berømte - det er de røde blodlegemer. Når de modnes, kernen kollapser og bæreren mister sit genom. Sådan modningsproces og testet lymfocytter og plasmaceller, forskellige kloner, som blev syntetiseret secernerede former af immunglobuliner.

genomlejring

vigtigt er også muligheden for at flytte og kombinere det materiale, som det er i stand transskription og replikation. Denne proces kaldes genetisk rekombination. Ved hvilke mekanismer er det muligt? Lad os betragte svaret på dette spørgsmål på antistoffet eksempel. De er skabt af B-lymfocytter, som hører til en form for en bestemt klon. Og i tilfælde af kontakt med kroppen af antigenet, hvortil antistoffet er komplementær med det aktive sted på fastgørelse sker med efterfølgende proliferation af celler. Hvorfor er det, at den menneskelige krop har evnen til at skabe en bred vifte af proteiner? Dette er gjort muligt ved rekombination og somatiske mutationer. Men det kunne være et resultat af menneskeskabte ændringer i DNA-struktur.

ændring RNA

Gene Expression - er den proces, der spiller en væsentlig rolle ribonukleinsyre. Hvis vi betragter mRNA'et nødvendigt at bemærke, at efter transkriptionen primære struktur kan variere. Den sekvens af nukleotider i generne af samme. Men i forskellige væv mRNA kan forekomme, -insertioner eller blot tab vil forekomme par. Som et eksempel fra naturen kan føre apoprotein B, genereres i cellerne i tyndtarmen og leveren. Hvad redigerer en forskel? Den produceres af tarmen version har 2152 aminosyrer. Ud fra følgende betragtninger leveren indhold versionen kan prale 4563 balancer! Og på trods af denne forskel, har vi netop apoprotein B.

Ændringer i mRNA-stabilitet

Vi har næsten kommet til den konklusion, at det var muligt at gøre i proteiner og polypeptider. Men lad os se det i øjnene endnu se på, hvordan kan fastgøres mRNA stabilitet. For at gøre dette, i første omgang det skal forlade kernen og komme ud af cytoplasmaet. Dette opnås gennem de eksisterende porer. Et stort antal mRNA spaltes af nukleaser. De, der undslippe denne skæbne, organisere komplekser med proteiner. Levetid af eukaryot mRNA varierer over et bredt område (op til flere dage). Hvis stabilisere mRNA, derefter ved en fast hastighed kan observeres, at det øgede antal nydannede proteinprodukt. genekspressionsniveau i dette tilfælde ændrer sig ikke, men endnu vigtigere, vil kroppen fungere med større effektivitet. Anvendelse af molekylære biologiske teknikker, kan slutproduktet skal kodes, som vil have en betydelig levetid. Således kan for eksempel, muligt at skabe en β-globin fungerer omkring ti lukketid (dette er meget for det).

proceshastighed

Der betragtes generelt genekspressionssystem. Nu er det fortsat kun at supplere de foreliggende oplysninger, viden om hvor hurtigt de processer, samt langlivede proteiner. Lad os sige, at kontrol af genekspression vil holde. Det skal bemærkes, at virkningen på hastigheden ikke anses den primære metode til regulering mangfoldighed og mængde proteinprodukt. Selv om der stadig bliver brugt sin forandringer for at nå dette mål. Som et eksempel syntesen af et proteinprodukt i reticulocytter. Hæmatopoietisk celle differentiering på niveauet frataget nucleus (og dermed DNA). Niveauerne af genekspression regulering generelt er bygget afhængigt en slags tilslutningsmuligheder til aktivt at påvirke de igangværende processer.

Varigheden af

Når et protein syntetiseres, den tid, hvor han vil leve, afhænger af protease. Der kan ikke kaldes nøjagtigt som muligt, fordi der i dette tilfælde spænder fra et par timer til et par år. proteolyse hastighed varierer meget, afhængigt af hvad celle den er. Enzymer, der kan katalysere processer har en tendens til hurtigt at "brugt". På grund af dette, er de også skabt af kroppen i store mængder. Også på proteinet levetid kan påvirke fysiologiske tilstand af kroppen. Også, hvis det defekte produkt er blevet oprettet, vil det hurtigt blive elimineret den beskyttende system. Således kan vi trygt sige, at det eneste, vi kan fortælle - dette er standard levetid opnået i laboratoriet.

konklusion

Dette område er meget lovende. For eksempel kan ekspression af fremmede gener hjælpe med at helbrede arvelige sygdomme, og eliminere negativ mutation. På trods af tilstedeværelsen af omfattende viden om emnet, kan vi trygt sige, at menneskeheden er stadig kun ved begyndelsen. Genteknologi først for nylig lært at afsætte de nødvendige dele af nukleotider. 20 år siden var der en af de største begivenheder i denne videnskab - blev oprettet fåret Dolly. Nu er forskning som foregår på menneskelige embryoner. Vi kan sige med tillid til, at vi er på tærsklen til fremtiden, hvor der ikke er nogen sygdomme og fysiologiske nød. Men før vi befinder os der, skal du være meget godt at arbejde til gavn for velstand.