Geeniekspressiooni - mis see on? määratlus

Mis on ekspressiooni geenide? Mis on selle rolli? Kuidas mehhanism geeniekspressiooni? Millised on väljavaated see avab meie ees? Kuidas on geeniekspressiooni regulatsioon eukarüootides ja prokarüootides? Siin on lühike nimekiri küsimustele, mida käsitletakse käesolevas artiklis.

üldinfo

Gene Expression - on protsess nime üleandmine geneetilise informatsiooni DNAst via RNA valke ja polüpeptiide. Teeme väikese kõrvalepõike mõistmist. Mis on geenid? See lineaarne DNA polümeere, mis on ühendatud pikaahelalised. Kasuta valgu nad moodustavad kromatiini kromosoomi. Kui me räägime isik, siis on meil nelikümmend kuus. Nad asuvad umbes 50 000-10 000 geenide ja 3,1 miljardit aluspaari. Kuidas on juhitud siin? Pikkus lõigud, mille tööd tehakse, on märgitud tuhandeid ja miljoneid nukleotiide. Üks kromosoom sisaldab umbes 2000-5000 geene. Mõnevõrra erinevad mõisted - umbes 130 miljonit aluspaari. Aga see on vaid väga umbkaudse hinnangu, mis on rohkem või vähem tõsi suurte järjestusi. Kui te töötate lühikesi vahemaid, suhe on rikutud. Ka sellel korrusel võib mõjutada keha, mille töö toimub materjali.

umbes geenid

Nad on kõige erinevamate pikkus. Siin näiteks globiini - 1500 nukleotiidi. Düstrofiin - nii palju kui 2 miljonit! Nende cis regulatoorseid elemente võib jätta geeni väga kaugel. Seega, globiinist nad on vahemaa 50 ja 30 nukleotiidi tysyach 5'- ja 3'-suunas, vastavalt. Juuresolekul sellise organisatsiooni oluliselt raskendab meie piiride määratlemine nende vahel. Ka geenid sisaldavad olulisel hulgal vysokopovtoryayuschihsya järjestusi funktsionaalne ülesandeid, mille me pole veel selge.

Et mõista nende struktuuri võib ette kujutada, et 46 kromosoomi on eraldi mahud, kus teave on salvestatud. Nad on grupeeritud 23 paari. Üks kahest elemendist on päritud vanematelt. "Tekst", mis on "mahud" korduvalt "uuesti lugeda" tuhandeid põlvkondade mis toob palju vead ja muutused (nn mutatsioonid). Ja need kõik päritud järglastele. Nüüd on piisavalt teoreetilisi teavet hakata tegelema asjaolu, et geeniekspressiooni avaldub. See asjaolu on peamine teema see artikkel.

Teooria operon

See põhineb geeniuuringuteks, β-galaktosidaasi induktsiooni kes osalesid lõhustamine laktoosi. See formuleeriti Jacques Monod ja Fransua Zhakobom. See teooria selgitab kontrolli mehhanismi sünteesi prokarüootides. Samuti on oluline roll ja transkriptsiooni. Teooria on, et geenid on valgud, mis on funktsionaalselt tihedalt seotud ainevahetusprotsesse, sageli kogutakse kokku. Nad loovad struktuuriüksused nimetatakse operoni. Nende tähtsust on, et kõik geenid, mis on osa sellest, mida väljendatakse unisoonis. Teisisõnu, neid saab transkribeeritud või ükski neist võib olla "lugeda". Sellistel juhtudel operon on aktiivne või passiivne. geeniekspressiooni taset saab muuta ainult siis, kui seal on kogum üksikuid elemente.

Induktsiooni valgusünteesi

Oletame, et meil on rakk, mis oma kasvu allikana süsiniku kasutamine glükoosi. Kui see on muutunud disahhariidi laktoos, mõne minuti pärast võite olla turvaline, et see on kohandatud tingimustel, mis on muutunud. See on selgitus: rakku võib tegutseda nii majanduskasvu allikaid, kuid üks neist on rohkem sobib. Seetõttu on "silmis" keemilist ühendit fabricable. Aga kui see on kadunud ja asendatakse ilmub laktoosi vastutab RNA polümeraasi on aktiveeritud ja hakkab oma mõju tootmisele soovitud valku. See on rohkem teooria, kuid nüüd räägime, kuidas tegelik esineb geeniekspressiooni. See on väga põnev.

Organisatsioon kromatiini

Materjal käesoleva lõike on mudel diferentseerunud rakkude mitmerakulise organismi. Tuumad kromatiini virnastatud nii, et ainult väike transkriptsiooni genoomi saadavusest (umbes 1%). Aga sellest hoolimata, tänu rakkude mitmekesisuse ja keerukuse toimuvaid protsesse neid saame neid mõjutada. Praegu isikule on saadaval selline mõju organisatsioonile kromatiini:

1. Arvu muutmine struktuurseid geene.
2. Tõhus transkribeerida erinevad osad koodi.
3. Suurust geenid kromosoomides.
4. Tee modifikatsioone ja sünteesiti polüpeptiidahelast.

Kuid tõhusa ekspressiooni märklaudgeeni saavutatakse Rangele tehnoloogiat. Pole tähtis, mida tehakse tööd, isegi kui katse läheb veidi viirus. Peaasi - on kinni kavas koostatud sekkumist.

Arvu muutmine geenide

Kuidas seda rakendatakse? Kujutlegem, et me oleme huvitatud mõju geeniekspressiooni. Selle prototüüp võtsime materjali eukarüootide. Ta on kõrge plastilisus, seetõttu saame teha järgmised muudatused:

1. Arvu suurendamiseks geene. Seda kasutatakse juhul, kui see on vajalik, et keha on suurenenud sünteesi konkreetse toote. Sellises seisukorras võimendatakse palju kasulikke elemente inimgenoomi (nt rRNA, tRNA, histoonid, ja nii edasi). Sellised saidid võivad olla tandem kromosoomides, ja isegi kaugemale neist summas 100,000-1.000.000 aluspaari. Vaatame praktiline rakendus. Intress meile on metallothioniin geeni. Selle valgupreparaatidele võivad seonduda raskemetallid nagu tsink, kaadmium, elavhõbe ja vask ning vastavalt kaitsta organismi mürgitavad neid. Selle aktiveerimine võib olla kasulik inimestele, kes töötavad ohtlikes tingimustes. Kui isik tekib suurem raskmetallide eelnevalt mainitud, geeniaktivatsioonile kujunevad aeglaselt automaatselt.
2. Arvu vähendamiseks geenid. Kasutatakse seda harva reguleerimise meetod. Aga ka siin on näiteid. Üks kuulsamaid - see on punaseid vereliblesid. Kui nad küpsed, tuum variseb ja vedaja kaotab selle genoomi. Selline protsess küpsemise ja testitud lümfotsüüdid ja Pplasmarakkusid, erinevate kloonide sünteesiti eritatud vormid immunoglobuliinide.

geeni ümberkorraldused

Oluline on ka võimalus minna ja ühendab, millega ta on võimeline transkriptsiooni ja replikatsiooni. Seda protsessi nimetatakse geneetilise rekombinatsiooni. Autor millised mehhanismid on võimalik? Vaatleme vastus sellele küsimusele antikeha näide. Nad on loodud B-lümfotsüüdid, mis kuuluvad mingi konkreetse kloon. Ning juhul kehaga kontakti antigeeni millega see antikeha on komplementaarne aktiivse saidiga kinnituskohta juhtub koos järgneva rakkude vohamise vastu. Miks on nii, et inimese keha on võime luua erinevaid valke? See on teinud võimalikuks rekombinatsiooni ja somaatilised mutatsioonid. Aga see võib olla tingitud inimtegevusest muutused DNA struktuuri.

muutus RNA

Gene Expression - on protsess, mis mängib olulist rolli ribonukleiinhape. Kui vaatleme mRNA on vaja märkida, et pärast transkriptsiooni primaarstruktuuri võivad erineda. Nukleotiidide järjestus geenides sama. Kuid erinevates kudedes mRNA võivad ilmuda asendused, insertsioonid või lihtsalt tekib kahju paarid. Näitena olemusest võib viia apoproteiini B loodud rakud peensooles ja maksas. Mis muudab midagi? Redaktsioonis tootnud soolestikus on 2152 aminohappest. Kusjuures maksa versioon uhke 4563 saldod! Ja hoolimata sellest erinevusest, meil on täpselt apoproteiin B.

Muutused mRNA stabiilsuse

Oleme peaaegu jõudnud järeldusele, et see oli võimalik teha valgud ja polüpeptiidid. Aga olgem ausad veel vaadata, kuidas saab kindlaks mRNA stabiilsust. Selleks, esialgu tuleb lahkuda tuuma ja saada välja tsütoplasmasse. See on saavutatav läbi olemasolevate poore. Suur hulk mRNA lõhustatakse nukleaasid. Need, kes põgeneda selle saatus, korraldada komplekse valkudega. Eluaegne eukarüootsete mRNA suur laias vahemikus (kuni mitu päeva). Kui stabiliseerida mRNA, seejärel fikseeritud määraga võib täheldada, et suurenenud hulk vastloodud valgupreparaatidele. geeniekspressiooni tase sel juhul ei muutu, kuid veelgi tähtsam, keha töötab suurema tõhususe. Kasutades molekulaarbioloogia meetoditega, lõpptoote võib kodeerida, mis on märkimisväärne eluajal. Seega näiteks, võimalik luua β-globiini toimiva umbes kümme tundi (see on väga it).

protsessi kiirus

Mida peetakse üldiselt geeniekspressiooni süsteemi. Nüüd jääb ainult täiendada olemasolevat teavet, teadmisi, kuidas kiiresti protsesse, samuti pikaajaliste valke. Oletame, et kontrolli geeniekspressiooni hoiab. Tuleb märkida, et mõju määr ei peeta peamine meetod määrus mitmekesisuse ja valgu kogus toodet. Kuigi selle muutus, et selle eesmärgi saavutamiseks on ikka kasutatud. Näitena sünteesiks valgupreparaatidele retikulotüütide. Vereloomeraku diferentseerumise tasemel ilma tuumas (ja seega ka DNA). Tasemed geeniekspressiooni reguleerimine üldiselt on ehitatud sõltuvalt mingi ühendus võimalusi aktiivselt mõjutada käimasolevaid protsesse.

Kestus

Kui valk sünteesitakse aeg, mille jooksul ta elab sõltub proteaasi. Seal ei saa nimetada täpselt kui võimalik, sest sel juhul ulatub mõnest tunnist kuni paar aastat. proteolüüsi kiirus väga erinev, sõltuvalt sellest, mida raku see on. Ensüümid, mida katalüüsivad protsessid kipuvad kiiresti "kasutatakse." Sellepärast nad tekivad ka keha suurtes kogustes. Ka valgu eluiga võib mõjutada füsioloogilise seisundi organismis. Samuti, kui puudusega toode on loodud, siis kiiresti kõrvaldatud kaitsesüsteemi. Seega võime kindlalt öelda, et ainus asi, mida me ei saa öelda - see on standard eluajal saadud laboris.

järeldus

See ala on väga paljulubav. Näiteks võõrgeenide ekspressiooni aitab ravida pärilikke haigusi ja kõrvaldada negatiivne mutatsiooni. Vaatamata juuresolekul laialdased teadmised teemal, saame julgelt öelda, et inimkond on alles alguses. Geenitehnoloogia alles hiljuti õppinud eraldama vajalikud osad nukleotiidid. 20 aastat tagasi oli üks suurimaid sündmusi käesoleva teaduse - loodi lammas Dolly. Nüüd, teadusuuringud viiakse läbi inimeste embrüote. Me ei saa kindlalt öelda, et me oleme tuleviku lävel, kus ei ole haigusi ja füsioloogilise stressi. Aga enne kui me leiame end seal, sa pead olema väga hea töötada kasuks heaolu.