Izražanje genov - kaj je to? opredelitev

Kaj je izražanje genov? Kakšna je njegova vloga? Kako mehanizem izražanja genov? Kakšne so možnosti, da odpira pred nami? Kako je regulacija ekspresije genov pri evkariontih in prokariontih? Tukaj je kratek seznam vprašanj, ki bodo obravnavana v tem članku.

splošne informacije

Gene Expression - je prenos ime Postopek genetskih informacij iz DNK preko RNA s proteini in polipeptidi. Naj bo majhen razumevanje odmik. Kaj so geni? Ta linearnih polimerov DNA, ki so povezani z dolgo verigo. Uporaba proteina tvorijo kromatin kromosom. Če govorimo o osebi, potem imamo šestinštirideset. Nahajajo se približno 50 000-10 000 genov in 3,1 milijarde baznih parov. Kako se tu vodeni? Dolžina odsekov, za katere je delo poteka, je navedena v tisoče in milijone nukleotidov. En kromosom vsebuje približno 2000-5000 gene. Čez nekoliko drugačnimi pogoji - približno 130 milijonov baznih parov. Toda to je le zelo groba ocena, ki je bolj ali manj velja za velike sekvenc. Če delate na kratkih razdaljah, bo razmerje kršene. Tudi na tem nadstropju, lahko vplivajo na telo, na katerem je delo opravljeno materiala.

O genov

Imajo najbolj pestro dolžino. Tukaj, na primer, globin - 1500 nukleotidov. Distrofinski - za toliko kot 2 milijona! Njihove cis regulativni elementi se lahko izbriše iz gena za precejšnje razdalje. Tako je v globin gen so na razdalji od 50 do 30 nukleotidov tysyach 5'- in 3'-smeri oz. Prisotnost te organizacije bistveno otežuje našo definicijo mej med njimi. Tudi geni vsebujejo veliko količino vysokopovtoryayuschihsya sekvenc funkcionalne obveznosti, ki jih še nismo razume.

Da bi razumeli njihove strukture je mogoče predstavljati, da so 46 kromosomi ločeni obseg, v katerem se podatki shranjujejo. Ti so razvrščeni v 23 parov. Eden od dveh elementov je podedoval od staršev. "Besedilo", ki je "obseg" večkrat "ponovno branje" na tisoče generacij, ki prinaša veliko napak in sprememb (imenovane mutacije). In so vsi podedoval potomcev. Zdaj je dovolj teoretične informacije, da začne ukvarjati z dejstvom, da je izražanje genov manifestira. To dejstvo je glavna tema tega članka.

Teorija operon

Temelji na genetske študije, indukcija β-galaktozidaze, ki so sodelovali pri hidrolitičnega cepitev laktoze. To je formuliral Jacques Monod in Fransua Zhakobom. Ta teorija pojasnjuje mehanizem za nadzorovanje sintezo proteinov v prokariontih. prav tako igrajo pomembno vlogo in prepis. Teorija je, da so geni, proteini, ki so funkcionalno tesno povezane presnovne procese, so pogosto združeni. Ustvarjajo strukturne enote, imenovane operonov. Njihov pomen je, da so vsi geni, ki so del tega, izražena v sozvočju. Z drugimi besedami, jih je treba prepisovati, ali nobeden od njih lahko "bere". V takih primerih je operon je aktivna ali pasivna. gen nivo izražanja je mogoče spremeniti le, če je skupek posameznih elementov.

Indukcija sinteze proteinov

Denimo, da imamo celico, ki v svoji rasti kot vir glukoze uporabo ogljika. Če se je spremenila za disaharid laktoza, v nekaj minutah ste lahko varni, da je prilagoditi razmeram, ki so se spremenili. To je razlaga: celica lahko deluje tako vire rasti, vendar je eden od njih je bolj primeren. Zato obstaja "pogled" na kemične spojine fabricable. Toda v primeru izgube in nadomesti s prikaže laktoze, je odgovoren RNA polimeraza aktivira in začne izvajati svoj vpliv na proizvodnjo želenega proteina. To je bolj teorija, ampak zdaj pa govori o tem, kako je prišlo do dejanskega izražanje genov. To je zelo razburljivo.

Organizacija kromatina

Material tega odstavka je model diferenciranih celic večceličnega organizma. Jedrih kromatin zloži tako, da le majhen transkripcija genoma, ki so (približno 1%). Toda kljub temu, hvala za mobilne raznolikosti in kompleksnosti procesov, ki potekajo v njih, da jih lahko vplivajo. V tem trenutku, za osebe, ki je na voljo za tak vpliv na organizacijo kromatina:

1. Spreminjanje števila strukturnih genov.
2. Učinkovito prepisati različne dele kode.
3. Rebuild geni v kromosomih.
4. Naredite spremembe in sintetizirane polipeptidne verige.

Vendar pa je učinkovito izražanje ciljnega gena doseči s strogo upoštevanje tehnologije. Ne glede na to, kakšno delo je bilo storjenega, čeprav poskus gre na malo virusa. Glavna stvar - je, da se držijo z načrtom, ki ga pripravi intervencijo.

Spreminjanje števila genov

Kako se to izvaja? Predstavljajmo si, da smo zainteresirani vpliva na izražanje genov. Kot prototip smo materialno evkariot. Bil je visoko plastičnost, zato lahko naredite naslednje spremembe:

1. Da bi povečali število genov. Uporablja se v primerih, ko je to potrebno, da se je telo poveča sintezo določenega izdelka. V takem stanju se pomnožili veliko uporabnih elementov človeškega genoma (npr rRNA, tRNA, histones, in tako naprej). Take spletne strani so lahko tandem znotraj kromosomov, in celo jih presegajo, v višini 100 tisoč do 1 milijon baznih parov. Oglejmo si praktično uporabo. Obresti, ki nam je gen metalotionein. Njena proteinski produkt lahko vežejo težke kovine, kot so cink, kadmija, živega srebra in bakra, in sicer, da se zaščitijo telo pred njihovo zastrupitve. Njegova aktivacija je lahko uporabno za ljudi, ki delajo v nevarnih razmerah. Če oseba obstaja povečana koncentracija težkih kovin že omenjeno, za aktivacijo gena pojavi počasi samodejno.
2. Zmanjšajte število genov. To se redko uporablja metodo regulacije. A tudi tu obstajajo primeri. Eden od najbolj znanih - je rdeče krvničke. Ko so zreli, jedro sesuje in prevoznik izgubi svoj genom. Tak postopek zorenja in preizkušenih limfociti in plazemske celice, različne klone, ki so bile sintetizirane izločajo oblike imunoglobulinov.

gen preureditev

Pomembno je tudi možnost premika in združuje gradivo, ki ga je sposobna transkripcije in replikacije. Ta proces se imenuje genska rekombinacija. S tem, kar mehanizme je mogoče? Oglejmo si odgovor na to vprašanje, na primer protitelesa. So jih limfocitov B, ki spadajo v nekakšnem posebnem klona ustvarili. In pri stiku s telesom antigena, na katerega se protitelo je komplementarna z aktivno mesto vezave zgodi s sledečim proliferacijo celic. Zakaj je tako, da ima človeško telo možnost ustvarjanja različnih proteinov? To je bilo mogoče z rekombinacijo in somatskih mutacij. Vendar pa bi bilo posledica umetnih sprememb v strukturi DNK.

sprememba RNA

Gene Expression - je postopek, s katerim ima pomembno vlogo ribonukleinsko kislino. Če menimo, mRNA je treba opozoriti, da po lahko prepis primarna struktura spreminja. Zaporedje nukleotidov genov enaka. Toda v različnih tkivih, lahko mRNA pojavi substitucije, vstavljanja, ali pa preprosto bo prišlo do izgube pare. Kot primer od narave lahko povzročijo apoprotein B, ustvarjen v celicah tankem črevesu in jetrih. Kaj je urejanje razliko? Različica proizvaja črevesju, ima 2152 aminokislin. Ker je vsebnost jeter različica ponaša 4563 bilanc! In kljub temu razlike, imamo natanko apoprotein B.

Spremembe v stabilnost mRNA

Skoraj smo prišli do zaključka, da je bilo mogoče storiti s proteini in polipeptidi. Ampak kaj je obraz pa še poglej, kako je mogoče pritrditi mRNA stabilnosti. Če želite to narediti, najprej mora zapustiti jedro in ven citoplazmo. To se izvede z obstoječimi pore. Veliko število mRNA se razcepi nukleaze. Tisti, ki pobegniti tej usodi, organizira komplekse z beljakovinami. Življenjska doba evkariontske mRNA spreminja preko širokega območja (več dni). Če stabiliziranje mRNA, potem po določeni stopnji mogoče opaziti, da se poveča število na novo oblikovana proteinski produkt. gen nivo izražanja v tem primeru ne spremeni, ampak, kar je še pomembneje, bo telo deluje z večjo učinkovitostjo. Uporaba tehnik molekularne biologije, lahko končni produkt treba kodirati, ki bo imela pomemben življenjsko dobo. Tako, na primer, je mogoče ustvariti beta-globin deluje približno deset ur (to je zelo veliko za to).

hitrost procesa

To velja v splošnem sistemu za izražanje genov. Zdaj je treba samo še dopolni razpoložljive informacije, znanje o tem, kako hitro procesov, kot tudi dolgoživi beljakovine. Recimo, da je nadzor genske ekspresije bo imel. Treba je opozoriti, da je učinek na stopnji, ki ne šteje za glavni način uredbe raznolikost in količino beljakovin izdelka. Čeprav se še vedno uporablja njeno spremembo, da bi dosegli ta cilj. Kot primer sintezo proizvoda beljakovin v retikulocitov. diferenciacija krvotvornih celic na nivoju odvzeta jedra (in s tem tudi DNK). Ravni regulacije genske ekspresije na splošno so zgrajene glede na neke vrste možnosti povezave za aktivno vplivali na tekoče procese.

Trajanje

Ko je protein sintetiziran, čas, v katerem bo živel odvisna od proteaze. Tam ne more biti imenovan natanko tako, kot je to mogoče, saj v tem primeru znaša od nekaj ur do nekaj let. Hitrost proteoliza je zelo različna, odvisno od tega, kakšna celica je. Encimi, ki lahko katalizirajo procese ponavadi hitro "uporabljajo." Zaradi tega so jih telo prav tako nastala v velikih količinah. Tudi na življenjsko dobo beljakovin lahko vplivajo na fiziološko stanje telesa. Tudi, če je bil izdelek z napako ustvarjen, da bo hitro odpravila zaščitni sistem. Tako bomo lahko z gotovostjo rečemo, da je edina stvar, ki jo lahko povem - to je standardna življenjska doba, pridobljene v laboratoriju.

zaključek

To območje je zelo obetaven. Na primer, lahko izraz tujih genov pomaga zdraviti dednih bolezni, in odpraviti negativne mutacijo. Kljub prisotnosti obsežnega znanja na tem področju, lahko z gotovostjo rečemo, da je človeštvo vedno le na samem začetku. Genski inženiring šele pred kratkim izvedela, da dodeli potrebne dele nukleotidov. Pred 20 leti je bil eden izmed največjih dogodkov te znanosti - je bila ustvarjena ovca Dolly. Zdaj, izvaja raziskave na človeških zarodkih. Lahko rečemo, z zaupanjem, da smo na pragu prihodnosti, kjer ni bolezni in fiziološko stiske. Toda preden smo se znašli tam, morate biti zelo dobro, da delajo v korist blaginje.