Geenien ilmentyminen

Geeniekspressio  on prosessi, jossa geenin perinnöllinen tieto ( DNA - nukleotidisekvenssi ) muunnetaan toiminnalliseksi tuotteeksi- RNA:ksi tai proteiiniksi . Joitakin geeniekspression vaiheita voidaan säädellä: nämä ovat transkriptio , translaatio , RNA:n silmukointi ja proteiinien translaation jälkeisten modifikaatioiden vaihe . Prosessia, jossa geenin ilmentyminen aktivoidaan lyhyillä kaksijuosteisilla RNA:illa , kutsutaan RNA-aktivaatioksi .

Geeniekspression säätely antaa soluille mahdollisuuden hallita omaa rakennettaan ja toimintaansa, ja se on solujen erilaistumisen , morfogeneesin ja sopeutumisen perusta. Geeniekspressio on substraatti evoluutiomuutokselle, koska yhden geenin ilmentymisen ajoituksen , sijainnin ja määrän hallinta voi vaikuttaa muiden geenien toimintaan koko organismissa.

Transkriptio ja käännös

Prokaryooteissa ja eukaryooteissa geenit ovat DNA-nukleotidisekvenssejä. Transkriptio tapahtuu DNA-templaatissa  - komplementaarisen RNA:n synteesi. Lisäksi translaatio tapahtuu mRNA-matriisissa  - proteiinit syntetisoidaan. On geenejä, jotka koodaavat ei-lähetti-RNA:ta (esim. rRNA :ta , tRNA :ta , pientä RNA :ta ), joita ekspressoidaan ( transkriptoidaan ), mutta joita ei transloida proteiineihin.

Transkription jälkeinen säätely

MikroRNA :t  ovat lyhyitä (18-25 nukleotidia ) yksijuosteisia RNA-sekvenssejä , jotka estävät geeniekspression. MikroRNA :t sitoutuvat kohde- lähetti-RNA :hansa komplementaarisuuden  periaatteen mukaisesti . Tämä aiheuttaa proteiinisynteesin suppression tai lähetti-RNA:n hajoamisen .

MikroRNA :illa voi olla suurempi tai pienempi spesifisyys johtuen suuremmasta tai pienemmästä osuudesta typpipitoisia emäksiä, jotka ovat komplementaarisia niiden kohteen kanssa. Matala spesifisyys sallii yhden mikroRNA :n tukahduttaa satojen eri geenien ilmentymisen . [yksi]

Geenin ilmentymisen määritys

Tärkeimmät menetelmät geenin ilmentymisen määrittämiseksi tällä hetkellä ovat poly-A- hännän ( mRNA ) sisältävän RNA:n sekvensointi sekä ekspressio - DNA-mikrosirujen käyttö . RNA-sekvensointi on yleistymässä seuraavan sukupolven sekvensointitekniikoiden parannuksista johtuen . RNA-sekvensointi ei ainoastaan ​​mahdollista genomin kunkin proteiinia koodaavan geenin ilmentymistason määrittämisen, vaan myös vaihtoehtoisen silmukoinnin tuloksena olevien mRNA-varianttien erottamisen .

Monimutkainen geeniekspressio

Esimerkki monimutkaisesta geenin ilmentymisestä ontogeniassa on hemoglobiinin synteesin geeniohjaus ihmisillä. Hemoglobiinimolekyyli koostuu 4 osasta: kahdesta identtisestä alfa-ketjusta ja kahdesta identtisestä beeta-ketjusta. Normaalin aikuisen hemoglobiini (Hb A ) eroaa ihmisalkion hemoglobiinista (alkion hemoglobiini, Hb F ). Niiden väliset erot liittyvät beetaketjuun. Sikiön hemoglobiinissa se korvataan polypeptidi-gammaketjulla. Lopuksi aikuisten veressä on pieni määrä Hb A2 :ta, jossa beetaketju on korvattu sigmaketjulla. Kaikkia kolmea normaalin ihmisen hemoglobiinityyppiä (Hb A Hb A2 Hb F ) säätelevät erilliset lokukset. α A - lokus määrää alfa-ketjujen muodostumisen. Se on tehokas koko elämän ajan tarjoamalla alfa-ketjujen läsnäolon kaikissa näissä hemoglobiineissa. [2]

Geenien monoalleelinen ilmentyminen

Monoalleeliselle ilmentymiselle eukaryooteissa on tunnusomaista:

• X-kromosomigeenit naissoluissa annostuskompensointimekanismin vuoksi ;
• painetut geenit ;
• Tällä hetkellä tiedetään, että noin 5–10 % eukaryoottisista geeneistä ilmentyy soluissa monoalleelisesti , näistä geeneistä havaitaan useammin pintasoluproteiineja ja erityisesti immunoglobuliineja, T-soluja ja hajureseptoreita koodaavia geenejä . . Tätä ilmiötä kutsutaan myös alleeliseksi poissulkemiseksi . Ilmennettävän alleelin valinta tapahtuu varhaisessa kehityksessä ja tämä valinta on sattumaa, jolloin noin puolet kehon soluista ilmentää isän alleelia ja toinen puoli soluista äidin alleelia. Joskus havaitaan geenin kudosspesifistä monoalleelista ilmentymistä; muissa kudoksissa tällainen geeni voi ilmentyä kaksialleelisesti. Autosomaalisten geenien satunnainen monoalleelinen ilmentyminen ei sisällä tapauksia, joissa geenin eri alleelit ilmentyvät eri tasoilla geenin cis-säätelysekvenssien polymorfismin vuoksi [3] .

Katso myös

• RNA-sekvensointi
• Repressori

Muistiinpanot

1. ↑ Klipp, E.; Liebermeister, W.; Wierling, C.; Kowald, A.; & Lehrach, H. (2009). Systems Biology , 235-245. Saksan liittotasavalta: Wiley Blackwell, ISBN 978-3-527-31874-2
2. ↑ O.-Ya.L. Bekish. Lääketieteellinen biologia. - Minsk: Urajay, 2000. - S. 110-111. — 518 s.
3. ↑ Shakki A. Laajalle levinneen satunnaisen monoalleelisen ilmentymisen mekanismit ja seuraukset   // Nat . Rev. Genet.  : päiväkirja. - 2012. - Kesäkuu ( osa 13 , nro 6 ). - s. 421-428 . — PMID 22585065 .

Kirjallisuus

• Mertvetsov N. P. Geeniekspression hormonaalinen säätely / Toim. toim. V. I. Kulinsky ; Neuvostoliiton tiedeakatemia, Siperian haara, sytologian ja genetiikan instituutti . — M .: Nauka , 1986. — 208 s.
• Georgiev G.P. Korkeampien organismien geenit ja niiden ilmentyminen / Neuvostoliiton tiedeakatemia. — M .: Nauka , 1989. — 256 s. - (Akateemiset lukemat). - 18 000 kappaletta.  — ISBN 5-02-003968-3 .
• Hawkins J. Geenirakenne ja ilmentymä / John Hawkins; Per. englannista. S. B. Serebryany; Ed. V.K. Kibirev. - Kiova: Naukova Dumka , 1991. - 168 s. - 1000 kappaletta.  — ISBN 5-12-001816-5 .
• Patrushev L. I. Geenien ilmentyminen / Bioorgaanisen kemian instituutti. M. M. Shemyakin ja Yu. A. Ovchinnikov RAS . — M .: Nauka , 2000. — 528 s. — ISBN 5-02-001890-2 .
• Bekish O.-Ya. L. Lääketieteellinen biologia. - Minsk: Urajay, 2000. - 518 s.