Gēnu ekspresija - kas tas ir? Šī definīcija

Kas ir izpausme gēniem? Kāda ir tās loma? Kā mehānismu gēnu ekspresijas? Kādas ir izredzes, ka atver pirms mums? Kā regulēšana gēnu izpausmē eikariotiem un prokariotiem? Šeit ir īss saraksts ar jautājumiem, kas tiks apspriesta šajā rakstā.

vispārīga informācija

Gene Expression - ir process nosaukums nodošana ģenētiskās informācijas no DNS caur RNS olbaltumvielām un polipeptīdu. Veidosim nelielu novirzīšanās sapratni. Kas ir gēni? Šī lineārā DNS polimēri, kas ir savienoti ar garu ķēdi. Izmantošana proteīna tie veido hromatīna hromosomas. Ja mēs runājam par personu, tad mums ir četrdesmit seši. Tie atrodas aptuveni 50 000-10 000 gēnu un 3.1 miljardu bāzu pāru. Kā jāvadās šeit? To sadaļām, kuras darbs tiek darīts garums ir norādīts tūkstošiem un miljoniem nukleotīdu. Viens hromosomas satur aptuveni 2000-5000 gēnus. Nedaudz citā izteiksmē - aptuveni 130 miljonu bāzu pāru. Bet tas ir tikai ļoti aptuvenu novērtējumu, kas ir vairāk vai mazāk attiecas uz lieliem sekvences. Ja jūs strādājat nelielā attālumā, šī attiecība tiks pārkāptas. Arī šajā stāvā var ietekmēt ķermeni, par kuru darbu veic materiālu.

Par gēnu

Tie ir visvairāk dažādas garumu. Lūk, piemēram, globin - ir 1500 nukleotīdi. Dystrophin - tik daudz, cik 2 miljoni! To cis pārvaldes elementi var tikt izdzēsti no gēna ievērojamā attālumā. Tādējādi, globin tie ir attālumā 50 un 30 nukleotīdus tysyach 5'un 3'-virzienā, attiecīgi. Šādas organizācijas esamība ievērojami sarežģī mūsu definīciju robežas starp tām. Arī gēni satur ievērojamu daudzumu vysokopovtoryayuschihsya secības funkcionālās saistības, kas mums vēl nav saprotami.

Lai saprastu savu struktūru var iedomāties, ka 46 hromosomas ir atsevišķi apjomi, kuros informācija tiek glabāta. Tie ir sagrupēti 23 pāriem. Viens no diviem elementiem ir mantots no vecākiem. "Teksts", kas ir "apjomi" atkārtoti "pārlasīt" tūkstošiem paaudžu, kas ienes daudz kļūdām un izmaiņām (sauc mutācijas). Un tie visi ir mantotas no pēcnācējiem. Tagad ir pietiekami daudz teorētiska informācija, lai sāktu nodarboties ar to, ka gēnu ekspresija izpaužas. Šis fakts ir galvenais temats šajā rakstā.

Teoriju operon

Tā ir balstīta uz ģenētisko pētījumiem, β-galaktozidāzes indukcijas, kas piedalījās hidrolītiskā šķelšanai laktozi. Tā tika izstrādāta ar Jacques Mono un Fransua Zhakobom. Šī teorija izskaidro mehānismu, lai kontrolētu proteīnu sintēzi prokariotiem. Tāpat svarīga loma, un transkripciju. Teorija ir tāda, ka gēni ir olbaltumvielas, kas ir funkcionāli cieši saistīti ar vielmaiņas procesiem, bieži sagrupēti kopā. Tie rada struktūrvienības sauc operons. To nozīme ir tā, ka visi gēni, kas ir daļa no tā, kas izteikta unisonā. Citiem vārdiem sakot, viņi var pārraksta, vai nevienu no tiem var būt "lasīt". Šādos gadījumos operon ir aktīva vai pasīva. gēnu ekspresijas līmenis var tikt mainīts tikai tad, ja ir noteikts no atsevišķiem elementiem.

Induction of olbaltumvielu sintēzi

Iedomāsimies, ka mums ir šūnas, kas savā izaugsmē kā avotu oglekļa izmantošanas glikozes. Ja tas ir mainīts uz disaharìdu laktozes, pēc dažām minūtēm jūs varat būt drošs, ka tā ir pielāgota nosacījumiem, kas ir mainītas. Tas ir izskaidrojums: šūna var darboties gan izaugsmes avotus, bet viena no tām ir vairāk piemērota. Tāpēc, ka ir "skats" uz ķīmisko savienojumu fabricable. Bet, ja tas ir pazaudēts un aizstāts ar, šķiet laktoze, atbildīgais RNS polimerāze aktivizēts un sāk izrādīt savu ietekmi uz ražošanu vēlamo proteīna. Tas ir vairāk teorija, bet tagad parunāsim par to, kā faktiskā gēnu ekspresija notiek. Tas ir ļoti aizraujoši.

Par hromatīna organizācija

Materiāls no šajā punktā, ir modelis diferencēto šūnās daudzšūnu organismu. Kodoli hromatīna stacked tā, ka tikai neliela transkripcija genoma ir pieejams (aptuveni 1%). Bet neskatoties uz to, pateicoties šūnu daudzveidību un sarežģītību notiekošajiem procesiem tiem mēs varam ietekmēt tos. Šobrīd, personai, kuru tā ir pieejama šāda ietekme uz organizāciju hromatīna:

1. Mainot virkni strukturālu gēniem.
2. Efektīvi pārveidot dažādas daļas kodu.
3. Atjaunot gēniem hromosomas.
4. Veikt izmaiņas un sintezētā polipeptīda ķēdes.

Tomēr efektīva izteiksme no mērķa gēna tiek panākts, izmantojot stingra tehnoloģiju. Nav svarīgi, kāds darbs tiek darīts, pat tad, ja eksperiments iet par maz vīrusu. Galvenais - ir pieturēties pie plāna, ko sagatavojusi iejaukšanās.

skaitu gēnu maiņa

Kā to var īstenot? Ļaujiet mums iedomāties, ka mēs esam ieinteresēti ietekmi uz gēnu ekspresijas. Kā prototipu mēs ņēmām materiālu eikariots. Viņš ir liels plastiskums, mēs varam tādējādi veikt šādas izmaiņas:

1. Lai palielinātu skaitu gēnu. Tas tiek izmantots gadījumos, kad tas ir nepieciešams, ka ķermenis ir palielinājusi sintēzi konkrēta produkta. Šādā stāvoklī, tiek papildināts daudzas noderīgas elementus cilvēka genomu (piem, rRNS, tRNS, histones, un tā tālāk). Šādas vietnes var būt tandēms ietvaros hromosomas, un pat pārsniedz to summu 100 tūkstošiem līdz 1 miljonam bāzes pāriem. Apskatīsim praktisko piemērošanu. Interese mums ir metalotionīnu gēnu. Tās olbaltumvielu produkts var saistīt smagos metālus, piemēram, cinka, kadmija, dzīvsudraba un vara, un, attiecīgi, lai pasargātu organismu no saindēšanās tiem. Tās aktivizācija var būt noderīga cilvēkiem, kas strādā nedrošos apstākļos. Ja persona ir jau iepriekš minēts palielināts smago metālu koncentrācija, gēnu aktivizēšanas notiek lēni automātiski.
2. Samazināt skaitu gēnu. Tas ir reti izmantota metode regulējumu. Bet arī šeit ir piemēri. Viens no slavenākajiem - tā ir sarkanās asins šūnas. Kad tie nobriest, kodols sabrūk un pārvadātājs zaudē savu genomu. Šāds process nobriešanas un pārbaudīti limfocītu un plazmas šūnām, dažādi kloni, kas tika sintezēti izdalās formas imūnglobulīnu.

gēns pārgrupēšanās

Tāpat svarīgs ir iespēja pārvietojas un apvienojot materiālu, ar kuru tā ir spējīga transkripcija un replikāciju. Šis process tiek saukts gēnu rekombinācijas metodi. Ar ko mehānismi tas ir iespējams? Apskatīsim atbildi uz šo jautājumu, uz antivielu piemērā. Tie ir izveidoti ar B-limfocītu, kas pieder kādu konkrētu klons. Un gadījumā, ja kontaktā ar ķermeni antigēna uz kuru antiviela ir komplementāra ar aktīvās vietas stiprinājuma notiek ar sekojošu šūnu izplatīšanās. Kāpēc tas, ka cilvēka organisms spēj radīt dažādus olbaltumvielu? Tas ir iespējams, rekombinācijas un somatisko mutāciju. Bet tas varētu būt rezultāts no mākslīgām izmaiņām DNS struktūrā.

izmaiņas RNS

Gene Expression - ir process, kurā spēlē nozīmīgu lomu ribonukleīnskābe. Ja mēs uzskatām, ka mRNS ir nepieciešams atzīmēt, ka pēc tam, kad transkripcijas primārā struktūra var mainīties. No nukleotīdus gēnu tāda pati secība. Taču dažādos audos mRNS var parādīties aizvietotājus, ievietošanu, vai vienkārši zudums notiks pāriem. Kā piemēru no dabas var novest apoprotein B, rada šūnās tievajās zarnās un aknās. Kas ir rediģēšanas atšķirība? Versija, ko zarnās, ir 2152 aminoskābes. Tā kā aknu saturu versijas lepojas 4563 atlikumus! Un neskatoties uz šo atšķirību, mums ir tieši apoprotein B.

Izmaiņas mRNS stabilitāti

Mēs esam gandrīz nonākusi pie secinājuma, ka tas bija iespējams izdarīt olbaltumvielu un polipeptīdu. Bet pieņemsim, sejas tā vēl paskatās, kā to var labot mRNS stabilitāti. Lai to izdarītu, vispirms ir jāatstāj kodolu un izkļūt no citoplazmā. Tas ir paveikts, izmantojot esošo poras. Liels skaits no mRNS ir sašķelts nukleāzes. Tie, kas izvairīties no šīs liktenis, organizē kompleksus ar olbaltumvielām. Mūža Eikariotiskās mRNS svārstās plašā diapazonā (līdz vairākām dienām). Ja stabilizēt mRNS, tad par fiksētu likmi, var novērot, ka palielinājies skaits, jaunizveidotā olbaltumvielu produkts. gēnu ekspresijas līmenis šajā gadījumā nemainās, bet, vēl svarīgāk, organisms darbosies ar lielāku efektivitāti. Izmantojot molekulārās bioloģijas metodes, gala produkts var tikt kodēta, kas būs ievērojams laiks. Tā, piemēram, ir iespējams izveidot beta-globin funkcionējošu aptuveni desmit stundas (tas ir ļoti daudz, par to).

procesa ātrums

Tas tiek uzskatīts par vispārējā gēnu ekspresijas sistēmā. Tagad tas joprojām ir tikai papildināt pieejamo informāciju, zināšanas par to, kā ātri procesiem, kā arī ar ilgu pussabrukšanas proteīnus. Pieņemsim, ka kontrole gēnu ekspresijas rīkos. Jāatzīmē, ka ietekme uz likmi, netiek uzskatīts par primāro metodi regulējuma dažādību un daudzumu proteīna produktu. Kaut arī tās izmaiņas, lai sasniegtu šo mērķi joprojām tiek izmantots. Kā piemēru var minēt sintēze olbaltumvielu produkta retikulocītu. Asinsrades šūnu diferencēšanos līmenī liegta kodola (un līdz ar to arī DNS). Ar gēnu ekspresijas regulēšanas līmeņi kopumā ir būvētas atkarībā kādu savienojuma iespējām aktīvi ietekmēt notiekošos procesus.

Ilgums

Kad olbaltumvielas tiek sintezēts, laiks, kurā viņš dzīvo atkarīga no proteāzes. Tur nevar saukt tieši tā, kā iespējams, jo šajā gadījumā ir robežās no dažām stundām līdz pāris gadu laikā. proteolīzi ātrums atšķiras atkarībā no tā, ko šūna tas ir. Fermenti, kas var paātrināt procesus, mēdz ātri "izmantots." Šī iemesla dēļ, tie ir radīti arī organisma lielos daudzumos. Arī uz proteīna dzīves var ietekmēt fizioloģisko stāvokli organismā. Arī tad, ja bojāts produkts ir izveidota, tā tiks ātri novērsti aizsargājošo sistēmu. Tātad, mēs varam droši teikt, ka vienīgā lieta, ko mēs varam pateikt - tas ir standarta mūža iegūti laboratorijā.

secinājums

Šī joma ir ļoti daudzsološa. Piemēram, izteiksme ārvalstu gēnu var palīdzēt izārstēt iedzimtas slimības, un novērst negatīvu mutācijas. Neskatoties uz klātbūtni plašas zināšanas par šo tēmu, mēs varam droši teikt, ka cilvēce ir vēl tikai pašā sākumā. Ģenētiskā inženierija tikai nesen uzzināju piešķirt nepieciešamos daļas nukleotīdu. Pirms 20 gadiem bija viens no lielākajiem notikumiem šajā zinātnes - tika izveidota Dolly aitas. Tagad tiek veikta pētniecība par cilvēku embrijiem. Mēs varam teikt ar pārliecību, ka mēs esam uz sliekšņa nākotnē, kur nav slimības un fizioloģisko stresu. Taču, pirms mēs atrast sevi tur, jums ir jābūt ļoti labi strādāt par labu labklājību.