Genová exprese - co to je? definice

Jaký je vyjádřením genů? Jaká je její role? Jak funguje mechanismus exprese genů? Jaké jsou vyhlídky, že se otevírá před námi? Jak je regulace genové exprese u eukaryot a prokaryot? Zde je krátký seznam otázek, které budou řešeny v tomto článku.

obecné informace

Gene Expression - je přenos název procesu genetické informace z DNA pomocí RNA proteinů a polypeptidů. Pojďme udělat malou odbočku porozumění. Co jsou to geny? Tato lineární DNA polymery, které jsou spojeny s dlouhým řetězcem. Použití proteinu tvoří chromatinu chromozom. Hovoříme-li o osobu, pak máme čtyřicet šest. Nacházejí se asi 50 000 až 10 000 genů a 3,1 miliardy párů bází. Jak jsou zde vedeny? Délka úseků, na které je práce provádí, je uveden v tisících a miliony nukleotidů. Jeden chromozom obsahuje asi 2000-5000 geny. V poněkud odlišných podmínek - asi 130 milionů párů bází. Ale to je jen velmi hrubý odhad, který je více či méně platí pro velké sekvencí. Pokud budete pracovat na krátké vzdálenosti, bude porušen poměr. Také v tomto patře mohou mít vliv na tělo, na kterém je práce vykonávána materiálu.

o genech

Mají nejrozmanitější délku. Zde, například, globin - je 1500 nukleotidů. Dystrofin - za tolik, kolik 2.000.000! Jejich cis regulační prvky mohou být odstraněny z genu pro značné vzdálenosti. Tak, v globinu jsou ve vzdálenosti 50 až 30 nukleotidů v tysyach 5'- a 3'-směru, v tomto pořadí. Přítomnost takové organizace značně komplikuje naši definici hranice mezi nimi. Také geny obsahují významné množství vysokopovtoryayuschihsya sekvencí funkční povinnosti, které jsme dosud objasněn.

Porozumět jejich struktuře je možné si představit, že 46 chromozomů jsou samostatné svazky, ve kterých jsou informace uloženy. Ty jsou rozděleny do 23 párů. Jeden ze dvou prvků se dědí z rodičů. „Text“, který je v „svazky“ Opakovaně „re-read“ tisíce generací, která přináší spoustu chyb a změn (tzv mutace). A všechny jsou dědí potomků. Teď je tu dost teoretické informace, které začnou smířit s tím, že genová exprese se projevuje. Tento fakt je hlavním tématem tohoto článku.

Teorie operonu

Je založen na genetické studie, β-galaktosidáza indukce, které se podílely na hydrolytické štěpení laktózy. To byl formulován Jacques Monod a Fransua Zhakobom. Tato teorie vysvětluje mechanismus pro řízení syntézy bílkovin v prokaryotických organismech. Také hrají důležitou roli a transkripci. Tato teorie je, že geny jsou proteiny, které jsou funkčně úzce souvisí s metabolickými procesy, jsou často sestaveny. Vytvářejí strukturální jednotky zvané operony. Jejich význam je, že všechny geny, které jsou její součástí, vyjádřené v souladu. Jinými slovy, může být přepsán, nebo žádná z nich nemůže být „číst“. V takových případech je operon je aktivní nebo pasivní. gen hladina exprese může být změněna pouze v případě, že je sada jednotlivých prvků.

Indukce syntézy proteinů

Představme si, že máme která buňku ve svém růstu jako zdroj použití oxidu glukózy. Pokud je změněn na disacharid laktóza, během několika minut můžete být v bezpečí, že se přizpůsobit podmínkám, které se změnily. Že tam je vysvětlení: buňka může fungovat oba zdroje růstu, ale jeden z nich je vhodnější. Proto, tam je „pohled“ na chemická sloučenina fabricable. Avšak v případě, že je ztracena a nahrazuje se objeví laktóza, odpovědný RNA polymeráza se aktivuje a začne svůj vliv na produkci požadovaného proteinu. Je to spíš teorie, ale teď pojďme mluvit o tom, jak se vyskytuje skutečná genové exprese. Je to velmi vzrušující.

Organizace chromatinu

Materiál tohoto odstavce je model diferencovaných buněk mnohobuněčného organismu. Jádra chromatin naskládány tak, že jen malá transkripce genomu je k dispozici (asi 1%). Ale navzdory tomu, díky buněk různorodosti a složitosti procesů odehrávajících se v nich můžeme je ovlivnit. V současné době je pro člověka, je k takovému dopadu na organizaci chromatinu k dispozici:

1. Změnou počtu strukturních genů.
2. Efektivně přepsat různé části kódu.
3. Znovu vytvořit genů v chromozomech.
4. Zkontrolujte, modifikace a syntetizované polypeptidové řetězce.

Nicméně, účinná exprese cílového genu je dosaženo přísného dodržování technologie. Nezáleží na tom, jaká práce se dělá, a to i v případě, že experiment pokračuje trochu viru. Hlavní věc - je držet se plánu vypracovaného zásahem.

Změna počtu genů

Jak to může být provedena? Představme si, že máme zájem o vliv na genovou expresi. Jako prototyp jsme se materiálu eukaryot. Má vysokou plasticitu, můžeme proto provést následující změny:

1. Pro zvýšení počtu genů. Používá se v případech, kdy je nutné, aby těleso zvýšila syntézu konkrétního produktu. V takovém stavu se amplifikují mnoho užitečných prvků lidského genomu (např, rRNA, tRNA, histony, a tak dále). Tyto stránky mohou mít tandem uvnitř chromozomů, a dokonce jít za nimi ve výši 100 tisíc až 1 milion párů bází. Podívejme se na praktické aplikace. Zájem nás je metalothionein gen. Jeho proteinový produkt může vázat těžké kovy, jako je zinek, kadmium, rtuť a měď a, v tomto pořadí, chránit tělo z otravy je. Jeho aktivace může být užitečné pro lidi, kteří pracují v nebezpečných podmínkách. Je-li osoba je zde zvýšená koncentrace těžkých kovů bylo uvedeno výše, aktivace genu dochází automaticky pomalu.
2. Snížení počtu genů. To je zřídka použitý způsob regulace. Ale i zde existují příklady. Jedním z nejznámějších - je to červené krvinky. Když zralé, jádro se zhroutí a nosič ztrácí genom. Takový proces zrání a testovaných lymfocytů a plazmatických buněk, různé klony, které byly syntetizovány vylučovány forem imunoglobulinů.

genové přeskupování

Důležitá je i možnost pohybu a kombinování materiálu, který je schopen transkripce a replikace. Tento proces se nazývá genetická rekombinace. Tím, jaké mechanismy je to možné? Podívejme se na odpověď na tuto otázku na protilátky příklad. Ty jsou vytvořeny jako B-lymfocyty, které patří do nějaké konkrétní klonu. A v případě kontaktu s tělem antigenu, na které se protilátka je komplementární s aktivním místem připojení se děje s následnou proliferaci buněk. Proč je to, že lidské tělo má schopnost vytvářet různé proteiny? To je umožněno tím, rekombinace a somatické mutace. Ale to by mohlo být výsledkem umělých změny ve struktuře DNA.

změna RNA

Gene Expression - je proces, který hraje významnou roli ribonukleovou kyselinu. Pokud vezmeme v úvahu mRNA je třeba poznamenat, že po transkripci primární struktura se může lišit. Sekvence nukleotidů v genech stejný. Avšak v různých tkáních se může mRNA objevit substituce, inserce, nebo prostě ztrátě dojde páry. Jako příklad z charakteru může vést apoprotein B, generované v buňkách tenkého střeva a v játrech. Co se upravuje rozdíl? Verze produkovaný střeva, má 2152 aminokyselin. Zatímco obsah jater verze se může pochlubit 4563 zůstatky! A to i přes tento rozdíl, máme přesně apoprotein B.

Změny stability mRNA

Téměř jsme dospěli k závěru, že to bylo možné udělat v proteinů a polypeptidů. Ale přiznejme si to ještě podívat, jak může být pevnou stabilitu mRNA. K tomu, nejprve to musí opustit jádro a dostat se ven z cytoplasmy. Toho je dosaženo prostřednictvím stávajících póry. Velké množství mRNA se štěpí nukleázami. Ty, které uniknout osudu, uspořádat komplexy s proteiny. Životnost eukaryotické mRNA se mění v širokém rozmezí (až několik dnů). Pokud stabilizaci mRNA, pak s pevnou rychlostí je možné pozorovat, že zvýšení počtu nově vytvořené proteinový produkt. genové exprese na úrovni v tomto případě nemění, ale co je důležitější, tělo bude pracovat s vyšší účinností. Použití technik molekulární biologie, konečný produkt mohou být kódovány, který bude mít významný životnost. Tak, například, možné vytvořit beta-globin fungující asi deset hodin (to je velmi mnoho pro to).

rychlost procesu

To je považováno za obecně genové exprese systému. Teď už zbývá jen doplnit dostupných informací a znalostí o tom, jak rychle se procesů, stejně jako s dlouhým poločasem proteiny. Řekněme, že regulace genové exprese bude držet. Je třeba poznamenat, že účinek na rychlost není považován za primární způsob regulace rozmanitosti a množství proteinového produktu. Ačkoli jeho změna v zájmu dosažení tohoto cíle se stále používá. Jako příklad lze uvést syntézu proteinového produktu v retikulocytů. diferenciace hematopoetických buněk na úrovni zbaven jádra (a tím i DNA). Hladiny regulace genové exprese jsou obecně postaveny v závislosti na nějakém možností připojení aktivně ovlivňovat probíhající procesy.

Trvání

Když se syntetizuje bílkovina, doba, po kterou bude žít závisí na proteázy. Tam nemůže být nazýván přesně tak, jak je to možné, protože v tomto případě pohybuje v rozmezí od několika hodin až po několik let. rychlost proteolýzy se velmi liší, v závislosti na tom, co mobilní to je. Enzymy, které mohou katalyzovat procesy mají tendenci se rychle „použitý“. Z tohoto důvodu, oni jsou také vytvořeny v těle ve velkém množství. Také na životnosti proteinu může mít vliv na fyziologický stav organismu. Také, pokud byl vytvořen vadný výrobek, bude rychle odstraněna ochranný systém. Tak můžeme s jistotou říci, že jediné, co můžeme říci - toto je standardní životnost získané v laboratoři.

závěr

Tato oblast je velmi slibná. Například, exprese cizích genů může pomoci při léčbě dědičných nemocí, a eliminovat negativní mutaci. Navzdory přítomnosti rozsáhlé znalosti v této oblasti, můžeme s jistotou říci, že lidstvo je stále jen na začátku. Genetické inženýrství teprve nedávno naučila vyčlenit potřebné díly nukleotidů. Před 20 lety byl jeden z největších akcí tohoto vědě - vznikla ovce Dolly. Nyní probíhá výzkum na lidských embryích. Můžeme s jistotou říci, že jsme na prahu budoucnosti, kde nejsou žádné nemoci a fyziologické úzkost. Ale dříve, než jsme se tam ocitli, musíte být velmi dobře pracovat ve prospěch prosperity.