Ekspresija gena - što je to? definicija

Što je izraz gena? Koja je njegova uloga? Kako se mehanizam ekspresije gena? Kakvi su planovi da otvori pred nama? Kako je regulacija ekspresije gena u eukariota i prokariota? Ovdje je kratak popis pitanja koja će se rješavati u ovom članku.

opće informacije

Gene Expression - je prijenos ime proces genetske informacije iz DNA putem RNA do proteina i polipeptida. Idemo napraviti malu digresiju razumijevanje. Što su geni? Ta linearna DNA polimeri koji su povezani sa dugim lancem. Upotreba proteina tvore kromatina kromosom. Ako govorimo o osobi, onda imamo četrdeset i šest. Nalaze se oko 50 000 do 10 000 gena i 3,1 milijarde parova baza. Kako su vođeni ovdje? Duljina sekcija u kojoj se obavlja rad, indiciran u tisućama i milijunima nukleotida. Jedan kromosom sadrži oko 2000-5000 gene. U nešto drugačijem smislu - o 130 milijuna parova baza. Ali to je samo vrlo gruba procjena, koja je više ili manje vrijedi za velike sekvenci. Ako radite na malim udaljenostima, omjer će biti povrijeđena. Također, na ovom katu može utjecati na tijelo, na kojem se posao obavlja materijala.

O genima

Oni imaju najraznovrsniju duljinu. Evo, na primjer, bina - iznosi 1500 nukleotida. Distrofin - za koliko 2.000.000! Njihovi cis regulatorni elementi mogu biti izbrisani iz gena za znatnoj udaljenosti. Tako, na globin su na udaljenosti od 50 do 30 nukleotida u 5 'i 3 tysyach smjeru, respektivno. Prisutnost takve organizacije značajno komplicira našu definiciju granica između njih. Također, geni sadrže značajnu količinu vysokopovtoryayuschihsya sekvencijalne funkcionalne odgovornosti koje još nismo razumjeli.

Za razumijevanje njihove strukture može se zamisliti da 46 kromosomi su odvojena volumena, u kojem se informacije pohranjene. Oni su podijeljeni u 23 parova. Jedan od dva elementa je naslijedio od roditelja. „Tekst”, koji je u „količine” u više navrata „ponovno čitati” tisuće generacija, koja donosi puno pogrešaka i promjena (nazivaju mutacije). I svi oni su naslijedili od potomaka. Sada ima dovoljno teorijske informacije kako bi se početi nositi s činjenicom da je ekspresija gena manifestira. Ova činjenica je glavna tema ovog članka.

Teorija plazmida

Ona se temelji na genetskim istraživanjima, indukcija β-galaktozidaze, koji su sudjelovali u hidrolitičkim cijepanjem laktoze. To je formulirao 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 vezane za metaboličke procese, često su grupirani zajedno. Oni stvaraju strukturne jedinice pod nazivom operona. Njihov značaj je u tome što su svi geni koji su dio nje, izraženo u sklad. Drugim riječima, oni mogu prepisivati, ili nijedan od njih ne može biti „čitati”. U takvim slučajevima, kod plazmida je aktivno ili pasivno. gen ekspresije može se promijeniti samo ako postoji niz pojedinačnih elemenata.

Indukciju sinteze proteina

Zamislimo da imamo stanice, koja u svom rastu kao izvor koristiti ugljični glukoze. Ako se mijenja za disaharid bez laktoze, u nekoliko minuta možete biti sigurni da je prilagođena uvjetima koji su promijenili. To je i objašnjenje: stanica može raditi u oba izvore rasta, ali jedan od njih je više prikladan. Dakle, tu je „pogled” na kemijske spojeve fabricable. No, ukoliko je izgubljeno i zamjenjuje se pojavi laktoze, odgovorna RNA polimeraze se aktivira i počinje vršiti svoj utjecaj na proizvodnju željenog proteina. To je više teorija, ali sada ćemo govoriti o tome kako nastaje stvarni ekspresija gena. To je vrlo uzbudljivo.

Organizacija kromatina

Materijal ovog stavka je model diferenciranih stanica višestaničnih organizama. Jezgre kromatina u nizu tako da je samo mali prijepis genoma dostupna (oko 1%). No, unatoč tome, zahvaljujući stanica raznolikost i složenost procesa koji se odvijaju u njima da ih mogu utjecati. U ovom trenutku, za osobu je na raspolaganju takav utjecaj na organizaciju kromatina:

1. Promjena broja strukturnih gena.
2. Efikasno prepisati različite dijelove koda.
3. Obnoviti gena u kromosomima.
4. Napraviti modifikacije i sintetizirane polipeptidnih lanaca.

Međutim, učinkovito izražavanje ciljnog gena ostvaruje se kroz strogo pridržavanje tehnologije. Bez obzira što se raboti, čak i ako je eksperiment ide na malo virusa. Glavna stvar - je držati se plana izrađuje intervencije.

Promjena broja gena

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

1. Kako povećati broj gena. To se koristi u slučajevima kada je potrebno da se tijelo povećavaju sintezu određenog proizvoda. U takvom stanju se pojačavaju mnoge korisne elemente ljudskog genoma (npr rRNA, tRNA, histona i tako dalje). Takve web stranice mogu imati tandem unutar kromosoma, pa čak i ići iza njih u iznosu od 100 tisuća do 1 milijuna parova baza. Pogledajmo praktičnoj primjeni. Interes nam je metalotioneina gen. Za njegov proteinski produkt može vezati teške metale poput cinka, kadmija, žive i bakra i, odnosno, da štite tijelo od njih trovanja. Njegova aktivacija može biti koristan za ljude koji rade u nesigurnim uvjetima. Ako osoba postoji povećana koncentracija teških metala ranije spomenuto, aktivacija gena događa polako automatski.
2. Smanjiti broj gena. To se rijetko koristi metodu regulacije. No, ni tu su primjeri. Jedan od najpoznatijih - to je crvena krvna zrnca. Kada su zrele, jezgra propada i prijevoznik gubi genom. Takav proces sazrijevanja i testiranih limfocita i plazma stanica, različiti klonovi koji izlučuju sintetizirani oblika imunoglobulina.

pregrađivanje gena

Važan je i mogućnost pomicanja i kombiniranjem materijala s kojim je u stanju transkripcije i replikacije. Ovaj proces se naziva genetski rekombinacije. Kojim mehanizmima je to moguće? Razmotrimo odgovor na to pitanje na primjeru antitijela. Oni su stvorili B-limfocita, koji pripadaju nekoj vrsti specifičnog klona. I u slučaju kontakta s tijelom antigena na koje antitijelo je komplementaran s aktivnom mjestu spajanja se događa s naknadnim proliferaciju stanica. Zašto je to da ljudsko tijelo ima sposobnost stvaranja različitih proteina? To je moguće rekombinacijom i somatske mutacije. No, to bi mogao biti rezultat umjetnih promjena u strukturi DNA.

promjena RNK

Gene Expression - je proces koji igra značajnu ulogu ribonukleinske kiseline. Ako uzmemo u obzir mRNA potrebno je imati na umu da nakon što je transkripcija primarna struktura može varirati. Slijed nukleotida u genima iste. No, u različitim tkivima mRNA mogu se pojaviti zamjene, umetanje, ili jednostavno gubitak će se dogoditi parove. Kao primjer iz prirode mogu dovesti apoproteinsku B, generirana u stanicama tankog crijeva i jetre. Ono što je uređivanje razliku? Verzija proizveden u crijevima, ima 2152 aminokiselina. Budući da je sadržaj jetre verzija ima 4563 balansira! I usprkos tom razlikom, imamo točno apoproteinsku B.

Promjene u stabilnost mRNA

Skoro smo došli do zaključka da je to bilo moguće učiniti u proteina i polipeptida. Ali neka to lice još pogledati kako se može fiksno stabilnost mRNA. Da biste to učinili, najprije mora napustiti jezgru i dobiti iz citoplazme. To se postiže kroz postojeće pore. Veliki broj mRNA se cijepa nukleazama. Oni koji pobjegnu ovu sudbinu, organizirati komplekse s proteinima. Vijek trajanja eukariotske mRNA varira u širokom rasponu (do nekoliko dana). Ako stabilizirati mRNA, a zatim po stopi može se primijetiti da je povećan broj Novoosnovana proteinski proizvod. gen ekspresije u ovom slučaju se ne mijenja, ali, što je još važnije, tijelo će raditi s većom učinkovitošću. Koristeći tehnike molekularne biologije, konačni proizvod može biti kodirani, koji će imati značajan životni vijek. Tako je, primjerice, moguće stvoriti P-globin funkcioniranje oko deset sati (to je jako puno za to).

brzina postupak

To se smatra općenito ekspresije gena sustava. Sada ostaje samo dopuniti dostupne informacije, znanje o tome kako brzo procesa, kao i dugovječni proteine. Recimo da je kontrola ekspresije gena će držati. Treba napomenuti da je utjecaj na brzinu ne smatra primarna metoda regulacije raznolikosti i količini proteina. Iako se još uvijek koristi njegova promjena kako bi se postigao taj cilj. Kao primjer sinteza proteinskog produkta u retikulocita. diferencijacije hematopoetskih stanica na razini lišeni jezgre (a time i DNA). Razine gena koji reguliraju ekspresiju općenito su izgrađene ovisno o nekakvoj mogućnosti spajanja aktivno utjecati na aktualne procese.

Trajanje

Kada se protein sintetizira, vrijeme tijekom kojeg će živjeti ovisi o proteaze. Tu ne može biti pozvan upravo onako kako je to moguće, jer u tom slučaju kreće od nekoliko sati do nekoliko godina. Brzina protcoliza široko varira, ovisno o tome što stanica je. Enzimi koji mogu katalizatori procesa imaju tendenciju da se brzo „koristi”. Zbog toga, oni su također stvorio tijelo u velikim količinama. Također, na životni vijek proteina može utjecati na fiziološko stanje organizma. Isto tako, ako je neispravan proizvod je stvoren, on će se brzo eliminira zaštitni sustav. Dakle, možemo pouzdano reći da je jedino što možemo reći - to je standardni doživotno dobiti u laboratoriju.

zaključak

Ovo područje je vrlo obećavajuće. Na primjer, izraz stranih gena može pomoći da liječe nasljedne bolesti i eliminirati negativne mutacije. Unatoč prisutnosti opsežnog znanja o toj temi, možemo sa sigurnošću reći da je čovječanstvo tek na samom početku. Genetski inženjering je tek nedavno saznao da dodijeli potrebne dijelove nukleotida. Prije 20 godina bila je jedna od najvećih manifestacija ove znanosti - nastao je Dolly ovce. Sada, istraživanja se provode na ljudskim embrijima. Možemo reći sa sigurnošću da smo na pragu budućnosti, gdje nema bolesti i fiziološke smetnje. No, prije nego što smo se našli tamo, morate biti vrlo dobro da rade za dobrobit napretka.