Expresia genelor - Ce e asta? definiţia

Care este expresia genelor? Care este rolul său? Cum mecanismul de exprimare a genei? Care sunt perspectivele le deschide în fața noastră? Cum este reglarea expresiei genelor la eucariote și procariote? Aici este o scurtă listă de întrebări care vor fi abordate în acest articol.

informații generale

Gene Expression - este transferul nume de proces de informatii genetice de la ADN prin ARN la proteine și polipeptide. Hai să facem o mică înțelegere digresiune. Ce sunt genele? Acest polimerii liniari ADN care sunt conectate printr-un lanț lung. Utilizarea proteinei care formează cromozom cromatinei. Dacă vorbim despre o persoană, atunci avem patruzeci și șase de. Ele sunt situate la aproximativ 50 000-10 000 gene și 3,1 miliarde de perechi de baze. Cum sunt ghidate aici? Lungimea secțiunilor la care se lucrează, este indicată în mii și milioane de nucleotide. Un cromozom contine aproximativ 2000-5000 de gene. Într-o oarecum diferiți termeni - aproximativ 130 de milioane de perechi de baze. Dar aceasta este doar o estimare foarte dur, care este mai mult sau mai puțin adevărat pentru secvențe mari. Dacă lucrați pe distanțe scurte, raportul va fi încălcate. De asemenea, la acest etaj poate afecta corpul, pe care activitatea se desfășoară materiale.

Despre gene

Ei au lungimea cea mai variată. Aici, de exemplu, globina - este de 1500 nucleotide. Un dystrophin - pentru fel de mult ca 2 milioane de! Elementele lor cis reglementare pot fi șterse din gena pentru o distanță considerabilă. Astfel, în globinei acestea sunt la o distanță de 50 și 30 nucleotide tysyach și 5'-3 'direcție, respectiv. Prezența unei astfel de organizații complică în mod semnificativ definiția noastră a limitelor dintre ele. De asemenea, genele conțin o cantitate semnificativă de vysokopovtoryayuschihsya secvențe de responsabilități funcționale pe care nu le-am înțeles încă.

Pentru a înțelege structura lor se poate imagina că 46 de cromozomi sunt volume separate, în care sunt stocate informații. Acestea sunt grupate în 23 de perechi. Unul dintre cele două elemente este moștenit de la un părinte. „Text“, care este în „volume“ în mod repetat „re-citit“ mii de generații, care aduce într-o mulțime de erori și modificări (numite mutații). Și toate acestea sunt moștenite de urmași. Acum există suficiente informații teoretice pentru a începe să se ocupe cu faptul că o expresia genelor se manifestă. Acest fapt este subiectul principal al acestui articol.

Teoria Operon

Ea se bazează pe studii genetice, inducerea β-galactozidaza, care au participat la scindarea hidrolitică lactoză. Acesta a fost formulat Jacques Monod și Fransua Zhakobom. Această teorie explică mecanismul pentru controlul sintezei proteinelor în procariote. De asemenea, joacă un rol important și de transcriere. Teoria este că genele sunt proteine care sunt funcțional strâns legate de procesele metabolice, sunt adesea grupate. Acestea creează unități structurale numite operons. Importanța lor este ca toate genele care fac parte din ea, exprimat la unison. Cu alte cuvinte, ele pot fi transcrise, sau nici unul dintre ei poate fi „citit“. În astfel de cazuri, operorul este activă sau pasivă. nivelul de expresie a genei poate fi modificată numai dacă există un set de elemente individuale.

Inducerea sintezei proteinelor

Să ne imaginăm că avem o celulă care în creșterea sa ca sursă de utilizare de carbon glucoza. În cazul în care este modificat pentru lactoza dizaharidă, în câteva minute puteți fi sigur că sa adaptat la condițiile care au schimbat. Faptul că există o explicație: celula poate funcționa ambele surse de creștere, dar unul dintre ele este mai potrivit. Prin urmare, există o „vedere“ la un fabricable compus chimic. Dar, dacă este pierdut și înlocuit cu lactoza apare, polimeraza ARN responsabil este activată și începe să-și exercite influența asupra producerii proteinei dorite. Este mai mult o teorie, dar acum hai sa vorbim despre modul în care are loc expresia genelor actuale. Acest lucru este foarte interesant.

Organizarea cromatinei

Materialul din prezentul alineat este un model de celule diferențiate ale unui organism multicelular. Nucleii cromatinei stivuite astfel încât numai o transcriere mică a genomului este disponibil (aproximativ 1%). Dar, în ciuda acestui fapt, datorită diversității celulei și complexitatea proceselor care au loc în ele le putem influența. În acest moment, pentru persoana este disponibilă la un astfel de impact asupra organizării cromatinei:

1. Modificarea numărului de gene structurale.
2. transcrie Eficient diferitele părți ale codului.
3. Rebuild genele din cromozomi.
4. Asigurați modificări și lanțuri polipeptidice sintetizate.

Cu toate acestea, exprimarea eficientă a genei țintă este realizată prin tehnologia strict aderenta. Nu contează ce munca se face, chiar dacă experimentul merge pe un pic de virus. Principalul lucru - este să rămânem la planul elaborat de intervenție.

Modificarea numărului de gene

Cum poate fi pus în aplicare acest lucru? Să ne imaginăm că suntem interesați de efectul asupra expresiei genelor. Ca un prototip am luat eucariot materiale. El a plasticitate mare, putem face, prin urmare următoarele modificări:

1. Pentru a crește numărul de gene. Este folosit în cazurile în care este necesar ca organismul a crescut sinteza unui anumit produs. Într-o astfel de condiție sunt amplificate multe elemente utile ale genomului uman (de exemplu, rARN, tARN, histone, și așa mai departe). Astfel de site-uri pot avea în tandem în cromozomii, și chiar du-te dincolo de ele, în valoare de 100 de mii la 1 milion de perechi de baze. Să ne uităm la o aplicație practică. Interesul pentru noi este gena metalotioneină. Produsul său proteic poate lega metale grele cum ar fi zinc, cadmiu, mercur și cupru și, respectiv, pentru a proteja organismul de otrăvire ei. Activarea acestuia poate fi util pentru persoanele care lucrează în condiții nesigure. Dacă o persoană există o concentrație crescută de metale grele menționate anterior, activarea genei se produce lent automat.
2. Reducerea numărului de gene. Acesta este rareori metoda de reglementare utilizată. Dar și aici există exemple. Una dintre cele mai faimoase - este celulele roșii din sânge. Când se maturizează, miezul se prăbușește și purtătorul pierde genomul său. Un astfel de proces de maturizare și limfocite testate și celule plasmatice, diferite clone care au fost sintetizate secretate forme de imunoglobuline.

rearanjare a genei

De asemenea, important este posibilitatea de mișcare și combinarea materialului cu care este capabil de transcriere și replicare. Acest proces se numește recombinare genetică. Prin ce mecanisme este posibil? Să considerăm răspunsul la această întrebare pe exemplul de anticorpi. Ele sunt create de limfocitele B, care aparțin la un fel de o anumită clonă. Și în caz de contact cu corpul antigenului la care anticorpul este complementar cu situsul activ al atașamentului se întâmplă cu proliferarea ulterioară a celulelor. De ce este faptul că organismul uman are capacitatea de a crea o varietate de proteine? Acest lucru este posibil prin recombinare și mutații somatice. Dar ar putea fi un rezultat al schimbărilor provocate de om în structura ADN-ului.

ARN schimbare

Gene Expression - este procesul prin care joacă un rol semnificativ de acid ribonucleic. Dacă luăm în considerare ARNm-ul este necesar să se constate că, după structura de transcriere primară poate varia. Secvența de nucleotide din genele din aceeași. Dar, în diferite țesuturi ARNm pot apărea substituții, inserții, sau pur și simplu se va produce o pierdere de cupluri. Ca un exemplu din natura poate conduce apoproteina B, generat în celulele intestinului subțire și a ficatului. Ce se editează o diferență? Versiunea produsă de intestin, are 2152 de aminoacizi. Întrucât conținutul de ficat versiune are 4563 solduri! Și, în ciuda acestei diferențe, avem exact apoproteina B.

Modificări în stabilitatea ARNm

Aproape am ajuns la concluzia că a fost posibil să se facă în proteine și polipeptide. Dar să recunoaștem încă uita la stabilitatea ARNm cum poate fi fixat. Pentru a face acest lucru, inițial trebuie să părăsească nucleul și ieși din citoplasmă. Acest lucru este realizat prin porii existente. Un număr mare de ARNm este scindat prin nucleaze. Cei care scăpa de această soartă, de a organiza complexe cu proteine. Durata de viață a ARNm eucariot variază într-o gamă largă (până la câteva zile). Dacă stabilizarea ARNm, apoi la o rată fixă se poate observa că numărul crescut de nou format produs proteic. Nivelul de exprimare a genei, în acest caz, nu se schimba, dar, mai important, organismul va funcționa cu o mai mare eficiență. Folosind tehnici de biologie moleculară, produsul final poate fi codificat, care va avea o durată de viață semnificativă. Astfel, de exemplu, este posibil de a crea un β-globină funcționează zece ore (acest lucru este foarte mult pentru ea).

viteza de proces

Acest lucru este considerat, în general, sistemul de exprimare a genei. Acum rămâne doar să completeze informațiile disponibile, cunoașterea cât de repede procesele, precum și proteine de lungă durată. Să presupunem că un control al expresiei genei va deține. Trebuie remarcat faptul că efectul asupra ratei nu este considerată metoda primară a diversității reglementării și cantitatea de produs proteic. Deși este încă folosit schimbarea acestuia pentru a atinge acest obiectiv. Ca un exemplu sinteza unui produs proteic în reticulocite. diferențierea celulelor hematopoetice la nivelul lipsit de nucleu (și, prin urmare, ADN-ul). Nivelurile de reglementare expresia genelor în general, sunt construite în funcție de un fel de posibilități de conectare pentru a influența în mod activ procesele în curs de desfășurare.

Durata

Atunci când este sintetizat o proteină, timpul în care el va trăi depinde de proteaza. Nu pot fi numite exact așa cum este posibil, deoarece în acest caz variază de la câteva ore până la câțiva ani. Viteza de proteoliză variază foarte mult, în funcție de ceea ce celula este. Enzimele care pot cataliza procesele tind să rapid „folosit“. Din acest motiv, ele sunt, de asemenea, create de către organism în cantități mari. De asemenea, pe durata de viață de proteine poate influența starea fiziologică a corpului. De asemenea, în cazul în care produsul defect a fost creat, acesta va fi eliminat rapid sistemul de protecție. Astfel, putem spune cu încredere că singurul lucru pe care putem spune - aceasta este durata de viață standard obținută în laborator.

concluzie

Această zonă este foarte promițătoare. De exemplu, expresia genelor străine poate ajuta la vindecarea bolilor ereditare, și de a elimina mutație negativă. În ciuda prezenței cunoștințe vaste despre acest subiect, putem spune cu încredere că omenirea se află încă la început. Ingineria genetică a învățat doar recent să aloce componentele necesare de nucleotide. în urmă cu 20 de ani, a fost unul dintre cele mai mari evenimente ale acestei științe - a fost creat oaia Dolly. Acum, cercetarea se desfasoara pe embrioni umani. Putem spune cu încredere că suntem în pragul viitorului, în cazul în care nu există boli și suferință fiziologică. Dar, înainte de a ne găsim acolo, trebuie să fie foarte bun pentru a lucra în beneficiul prosperității.