Genų ekspresija - kas tai? apibrėžimas

Kas yra išraiška genuose? Koks jo vaidmuo? Kaip veikia genų ekspresiją mechanizmą? Kokie perspektyvas tai atveria prieš mus? Kaip yra genų ekspresijos reguliavimas eukariotų ir prokariotų? Štai trumpas sąrašas klausimų, kurie bus nagrinėjami šiame straipsnyje.

Bendra informacija

Genų ekspresijos, - yra proceso pavadinimas perdavimas genetinės informacijos iš DNR per RNR baltymų ir polipeptidų. Padarykime mažą Papildymas supratimą. Kokie genai? Šis linijinis DNR polimerai, kurie yra prijungti pagal ilgos grandinės. Naudojimas baltymo jie sudaro chromatino chromosomą. Jeigu mes kalbame apie asmenį, tada mes turime keturiasdešimt šeši. Jie yra apie 50 000-10 000 genų ir 3,1 mlrd bazių porų. Kaip vadovaujasi čia? Iš skyriuose, į kurią darbas atliekamas ilgis, yra nurodyta tūkstančių ir milijonų nukleotidų. Viena chromosoma yra apie 2000-5000 genus. Per šiek tiek skirtingais terminais - apie 130 mln bazių porų. Bet tai tik labai apytikrį, kuri yra daugiau ar mažiau tiesa dideliems sekas. Jei dirbate trumpais atstumais, santykis bus pažeistos. Taip pat šiame aukšte gali paveikti organizmą, dėl kurių darbas yra atliekamas medžiagą.

apie genų

Jie turi pačių įvairiausių ilgį. Čia, pavyzdžiui, Gylių - 1500 nukleotidų. Distrofija - už tiek, kiek 2 mln! Jų cis reguliavimo elementai gali būti pašalintos iš geno nemažą atstumą. Taigi, globino jie yra nuo 50 iki 30 nukleotidų tysyach 5'-ir 3'-kryptimi toli, atitinkamai. Tokios organizacijos buvimas žymiai apsunkina mūsų apibrėžimą tarp jų ribų. Taip pat, genai yra didelis kiekis vysokopovtoryayuschihsya sekas funkcines pareigas, kurias mes dar suprantami.

Suprasti jų struktūrą galima įsivaizduoti, kad 46 chromosomos yra atskiri tūriai, kurioje duomenys yra saugomi. Jie suskirstyti į 23 porų. Vienas iš dviejų elementų yra paveldima iš tėvų. "Tekstas", kuris yra "apimtys" pakartotinai "naujo skaityti" tūkstančiai kartų, kuris atneša į klaidų ir pakeitimų (vadinamas mutacijos) Pirkimo dalis. Ir jie visi paveldėjo palikuonių. Dabar yra pakankamai teorinės informacijos, kad pradėti kovoti su tuo, kad genų ekspresijos pasireiškia. Šis faktas yra pagrindinė tema šį straipsnį.

Iš operono teorija

Jis yra pagrįstas genetinių tyrimų, β-galaktozidazė indukcijos, dalyvavusių hidrolizei laktozės. Ji buvo pareikšta Jacques Monod ir Fransua Zhakobom. Ši teorija paaiškina ir kontroliuoti, baltymų sintezę prokariotų mechanizmą. Taip pat vaidina svarbų vaidmenį ir transkripcija. Teorija yra tai, kad genai yra baltymai, kurie yra funkciškai glaudžiai susijusios su medžiagų apykaitos procesus, dažnai sugrupuoti. Jie sukurti struktūrinius vienetus, vadinamus operons. Jų svarba yra ta, kad visi genai, kurie yra jos dalis, išreikšta sutartinai. Kitaip tariant, jie gali būti perrašyti, arba nė vienas iš jų gali būti "skaityti". Tokiais atvejais operonas yra aktyvioji arba pasyvioji. genų ekspresijos lygis gali būti pakeistas tik tada, jei yra atskirų elementų rinkinys.

Indukcija baltymų sintezę

Įsivaizduokime, kad mes turime ląstelę, kuri savo augimo kaip anglies naudojimo gliukozės šaltinis. Jei jis pasikeitė disacharido laktozės, per kelias minutes galite būti saugus, kad ji prisitaikė prie sąlygų, kad pasikeitė. Tai yra paaiškinimas: ląstelės gali veikti abiem augimo šaltinius, bet vienas iš jų yra labiau tinkamas. Todėl yra "akyse" į cheminio junginio fabricable. Bet jeigu ji yra prarasta ir pakeičiamas atrodo laktozės, atsakingas RNR polimerazė yra aktyvuotas ir pradeda daryti savo įtaką norimo baltymo gamybą. Tai daugiau teorija, bet dabar pakalbėkime apie tai, kaip vyksta tikrasis genų ekspresiją. Tai labai įdomu.

Iš chromatino organizavimas

Medžiaga šioje dalyje yra diferencijuotų ląstelių yra daugialąsčių organizmo modelis. Branduoliai chromatino sukrauti taip, kad tik maža transkripcija genomo yra prieinama (apie 1%). Tačiau nepaisant to, dėka į mobiliuosius įvairovę ir sudėtingumą vykstančius procesus juose mes galime daryti įtaką jiems. Šiuo metu asmeniui ji yra prieinama iki tokio poveikio chromatino organizacijos:

1. struktūrinių genų skaičių keičiasi.
2. Efektyviai transkribuoti skirtingų dalių kodą.
3. Atstatyti chromosomose genus.
4. Padaryti pakeitimus ir susintetinti polipeptido grandinių.

Tačiau, efektyvus išraiška taikinio geno pasiekiamas griežtai laikantis technologijos. Nesvarbu, koks darbas yra daroma, net jei eksperimentas eina šiek tiek virusu. Svarbiausia - tai laikytis plano, kurį parengė įsikišimo.

genų skaičių pakeitimo

Kaip tai gali būti įgyvendinta? Įsivaizduokime, kad mes esame suinteresuoti dėl genų ekspresijos poveikio. Kaip prototipo mes priėmėme medžiagos eukariotinių. Jis aukštą plastiškumą, mes galime todėl, kad šiuos pakeitimus:

1. Padidinti genų skaičių. Jis naudojamas tais atvejais, kai tai yra būtina, kad organizmas išaugo konkretaus produkto sintezę. Tokios būklės, amplifikuoja daug naudingų elementų žmogaus genomo (pvz, rRNR, tRNR, Histonas, ir taip toliau). Tokios svetainės gali turėti tandemas per chromosomas, ir net viršyti jų apie 100 tūkst sumos 1 mln bazių porų. Pažvelkime į praktinį taikymą. Palūkanos mums yra metalotioneino genas. Jo baltymo produktas gali surišti sunkiuosius metalus, kaip cinko, kadmio, gyvsidabrio ir vario ir, atitinkamai, siekiant apsaugoti organizmą nuo apsinuodijimo juos. Jo aktyvavimo gali būti naudinga žmonėms, kurie dirba nesaugių sąlygų. Jei asmuo yra anksčiau minėta padidėjęs sunkiųjų metalų koncentracijos, genas aktyvacijos atsiranda lėtai automatiškai.
2. Sumažinti genų skaičių. Jis retai naudojamas būdas reglamentą. Tačiau čia taip pat yra pavyzdžių. Vienas iš garsiausių - tai eritrocitai. Kai jie brandus, pagrindinė išnyksta ir vežėjas praranda savo genomą. Toks brendimo ir tirtų limfocitų ir plazmos ląsteles procesas, įvairių klonai, kad buvo susintetinti išsiskiria formas imunoglobulinų.

geninį pergrupavimą

Taip pat svarbu yra juda ir derinant medžiagą, su kuria ji yra pajėgi transkripcijos ir replikacijos galimybė. Šis procesas vadinamas genetinis rekombinacija. Ką mechanizmai tai įmanoma? Apsvarstykite atsakymą į šį klausimą dėl antikūnų pavyzdyje. Jie sukūrė B-limfocitų, kurie priklauso tam tikrą konkretų klonas natūra. Ir tuo atveju, liečiasi su antigenu subjektui, kuriam antikūnas yra papildo aktyvusis centras tvirtinimo atsitinka su vėlesnio ląstelių proliferacija,. Kodėl tai, kad žmogaus kūnas turi galimybę sukurti baltymų įvairovė? Tai tapo įmanoma rekombinacijos ir somatinių mutacijų. Bet tai gali būti žmogaus sukeltų pokyčių DNR struktūros rezultatas.

Pakeisti RNR

Genų ekspresija - tai procesas, kuris vaidina svarbų vaidmenį ribonukleininę rūgšties. Jei mes manome, mRNR yra būtina atkreipti dėmesį, kad po transkripcijos pirminė struktūra gali skirtis. Iš nukleotidų į tos pačios genų sekos. Tačiau skirtingų audinių iRNR gali pasirodyti pakaitalus, intarpai, arba tiesiog nuostolis įvyks poros. Kaip pavyzdžiui, iš pobūdžio gali sukelti apoprotein B generuojamos plonosios žarnos ir kepenų ląstelių. Kas redaguoja skirtumas? Versija gaminamas žarnyne, turi 2152 amino rūgščių. Kadangi kepenų turinį versija gali pasigirti 4563 likučius! Ir nepaisant šio skirtumo, mes turime tiksliai apoprotein B.

Pokyčiai iRNR stabilumo

Mes beveik priėjo prie išvados, kad tai buvo įmanoma padaryti baltymų ir polipeptidų. Bet tegul face it dar pažvelgti, kaip gali būti nustatyta iRNR stabilumą. Norėdami tai padaryti, iš pradžių jis turi palikti branduolį ir gauti iš citoplazmoje. Tai pasiekiama per esamas poras. Daug mRNR yra suskaldoma nukleazių. Tie, kurie pabėgti tokio likimo, organizuoti kompleksus su baltymais. Tarnavimo laikas eukariotinių mRNR kinta plačiam diapazone (iki kelių dienų). Jei stabilizuoti iRNR, tada fiksuotu kursu galima pastebėti, kad padaugėjo naujai suformuota baltymų produktą. genų ekspresijos lygis šiuo atveju nekeičia, bet, svarbiausia, kūnas veiks su didesniu efektyvumu. Naudojant molekulinės biologijos metodus, galutinis produktas gali būti koduojami, kuris turės didelį gyvenimą. Taigi, pavyzdžiui, galima sukurti -globino veikiančią apie dešimt valandų (tai yra labai daug už jį).

procesas greitis

Tai laikoma apskritai genų ekspresijos sistemą. Dabar lieka tik papildyti turimą informaciją, apie tai, kaip greitai procesų žinias, taip pat ilgai išliekančių baltymus. Tarkime, kad genų raiškos valdymo laikys. Reikėtų pažymėti, kad nuo normos poveikis nelaikomas pagrindinis metodas reguliavimo įvairovę ir kiekį baltymų produktas. Nors vis dar naudojamas jo pokytis siekiant šio tikslo. Kaip pavyzdžiui, kurių sudėtyje baltymai produkto retikulocitų sintezė. Kraujodaros ląstelių diferenciacija nuo lygio netenka branduolio (taigi ir DNR). Genų ekspresijos reguliavimo lygiai apskritai yra pastatytas, priklausomai nuo tam tikro ryšio galimybes rūšies aktyviai įtakoti vykstančius procesus.

Iš trukmė

Kai baltymas sintetinamas, laikas, per kurį jis gyvens priklauso nuo proteazės. Yra negali būti vadinamas tiksliai, kaip įmanoma, nes šiuo atveju svyruoja nuo kelių valandų iki poros metų. proteolysis greitis labai skiriasi, priklausomai nuo to, ką mobilųjį ji yra. Fermentai, kad gali katalizuoti procesus linkę greitai "naudojamas." Dėl šios priežasties, jie taip pat sukūrė kūno dideliais kiekiais. Taip pat dėl baltymų gyvenimą gali turėti įtakos fiziologinį kūno būsenos. Be to, jei brokuotas produktas buvo sukurtas, jis bus greitai pašalinta apsauginę sistemą. Taigi, mes galime drąsiai pasakyti, kad vienintelis dalykas, mes galime pasakyti - tai yra standartinis gyvenimo gauti laboratorijoje.

išvada

Ši sritis yra labai perspektyvi. Pavyzdžiui, užsienio genų išraiška gali padėti išgydyti paveldimas ligas, ir pašalinti neigiamą mutacija. Nepaisant to, kad daug žinių šiuo klausimu buvimą, galime drąsiai pasakyti, kad žmonija vis dar tik pačioje pradžioje. Genų inžinerija tik neseniai išmoko skirti reikiamų dalių nukleotidų. Prieš 20 metų ten buvo vienas iš didžiausių įvykių šio mokslo - buvo sukurtas Dolly avis. Dabar atliekamas tyrimas dėl žmogaus embrionų. Galime drąsiai pasakyti, kad mes esame ateities ribos, kur nėra ligų ir fiziologinį nerimą. Bet kol mes atsiduriame ten, jūs turite būti labai gera dirbti gerovės labui.