Генната експресия - какво е това? определението

Какво е израз на гените? Каква е неговата роля? Как действа механизмът на генната експресия? Какви са перспективите го отваря пред нас? Как е регулацията на генната експресия в еукариоти и прокариоти? Ето кратък списък с въпроси, които ще бъдат разгледани в тази статия.

обща информация

Gene Expression - е прехвърлянето на име процес на генетична информация от ДНК чрез РНК протеини и полипептиди. Да направим една малка екскурзия разбирателство. Какви са гени? Тези линейни ДНК полимери, които са свързани с дълга верига. Използване на протеина те образуват хроматин хромозома. Ако говорим за един човек, тогава имаме четиридесет и шест. Те са разположени около 50 000-10 000 гени и 3,1 милиарда базови двойки. Как се ръководим тук? Дължината на секциите, в която е направено на работа, е представена в хиляди и милиони нуклеотиди. Един хромозома съдържа около 2000-5000 гени. В малко различни условия - около 130 млн базови двойки. Но това е само една много груба оценка, което е повече или по-малко вярно за големи последователности. Ако работите на къси разстояния, съотношението ще бъдат нарушени. На това ниво може да се отрази на тялото, на която се извършва работата материал.

За гени

Те имат най-разнообразна дължина. Ето, например, глобин - е 1500 нуклеотиди. А дистрофин - за най-много 2 милиона! Техните цис регулаторни елементи могат да бъдат заличени от гена за значително разстояние. Така, в глобин те са на разстояние 50 и 30 нуклеотиди в tysyach 5'-и 3'-посока, съответно. Наличието на такава организация значително усложнява нашата дефиниция на границите между тях. Освен това, гените съдържат значително количество vysokopovtoryayuschihsya последователности, функционални отговорности, които все още не са изяснени.

За да се разбере тяхната структура не може да си представим, че 46 хромозоми са отделни томове, в които се съхранява информация. Те са групирани в 23 двойки. Един от двата елемента е наследен от родител. "Текст", който е в "обеми" многократно "отново се чете" на хиляди поколения, което носи в много грешки и промени (наречени мутации). И всички те са наследени от поколението. Сега има достатъчно теоретична информация, за да започне да се занимава с факта, че генната експресия се проявява. Този факт е основната тема на тази статия.

Теорията на оперон

Тя се основава на генетични изследвания, индукция β-галактозидаза, които са участвали в хидролитично разцепване на лактоза. Тя е формулирана от Жак Моно и Fransua Zhakobom. Тази теория обяснява механизъм за контролиране на синтезата на протеини в прокариоти. Също така играе важна роля и транскрипция. Теорията е, че гените са протеини, които са функционално тясно свързани с метаболитни процеси, често са групирани заедно. Те създават структурни звена наречени оперон. Тяхното значение е, че всички гени, които са част от него, изразени в унисон. С други думи, те могат да бъдат записвани, или никой от тях не може да се "чете". В такива случаи, оперона е активен или пасивен. ниво на генната експресия може да се промени само ако има набор от отделни елементи.

Индуциране на протеиновия синтез

Да си представим, че имаме което в клетка растежа му като източник на използване на въглероден глюкоза. Ако не се промени за лактоза дизахарид, само за няколко минути можете да сте сигурни, че тя е адаптирана към условията, които са се променили. Че има обяснение: в клетката може да работи и двата източника на растеж, но един от тях е по-подходяща. Следователно, налице е "поглед" на химическо съединение fabricable а. Но ако се губи и се заменя с лактоза появява, отговорния РНК полимераза се активира и започва да оказва своето влияние върху производството на желания протеин. Това е повече теория, но сега нека да поговорим за това, как се случи действителното генната експресия. Това е много вълнуващо.

Организацията на хроматина

Материал на този параграф е модел на диференцирани клетки на многоклетъчния организъм. Ядрата хроматин подредени така, че само малка транскрипция на генома е достъпно (около 1%). Но въпреки това, благодарение на клетъчната разнообразие и сложност на процесите, които протичат в тях можем да им въздействат. В момента, за лицето, което го е достъпна за такова въздействие върху организацията на хроматина:

1. Промяна на броя на структурните гени.
2. Ефективно преписвам различните части на кода.
3. Rebuild на гените в хромозомите.
4. Направи модификации и синтезираните полипептидни вериги.

Въпреки това, ефективна експресия на целевия ген се постига чрез стриктно спазване технология. Без значение каква работа се върши, дори и ако експериментът продължава малко вирус. Основното нещо - е да се придържаме към плана, изготвен от интервенцията.

Промяна на броя на гените

Как това може да се осъществи? Нека си представим, че ние се интересуваме от ефекта върху генната експресия. Като прототип взехме материала еукариоти. Той е с висока пластичност, ние можем следователно да направи следните промени:

1. За да се увеличи броят на гени. Той се използва в случаите, когато това е необходимо, че тялото се е увеличил синтеза на определен продукт. В такова състояние се амплифицира много полезни елементи на човешкия геном (например, рРНК, тРНК, хистони и така нататък). Такива обекти могат да имат тандем с хромозомите и дори надхвърлят тях в размер на 100 хил 1 милион базови двойки. Нека да разгледаме по-практическо приложение. Интерес за нас е металотионеинов ген. Неговата протеинов продукт може да се свърже тежки метали като цинк, кадмий, живак, мед и, съответно, да защитава организма от тях отравяне. Нейната активация може да бъде полезна за хората, които работят в опасни условия. Ако човек има повишена концентрация на тежки метали споменатите по-горе, активирането на ген настъпва бавно автоматично.
2. Намаляване на броя на гените. Тя рядко се използва метод на регулиране. Но и тук има примери. Един от най-известните - тя е на червените кръвни клетки. Когато узреят, ядрото се свива и превозвача губи своя геном. Такъв процес на съзряване и тествани лимфоцити и плазматични клетки, различни клонове, които са синтезирани секретирани форми на имуноглобулини.

ген прегрупиране

Също така важно е възможността за преместване и комбиниране на материал, с който той е способен на транскрипция и репликация. Този процес се нарича генетична рекомбинация. С какви механизми възможно ли е? Нека разгледаме отговорът на този въпрос по примера на антитела. Те са създадени от В-лимфоцити, които принадлежат към някаква специфична клонинг. И в случай на контакт с тялото на антигена, към която антитялото е комплементарна с активното място на свързване се случва с последваща пролиферация на клетки. Защо е, че човешкото тяло има способността да се създаде разнообразие от протеини? Това става възможно чрез рекомбинация и соматични мутации. Но това може да се дължи на човека промени в структурата на ДНК.

промяна РНК

Gene Expression - е процес, чрез който играе значителна роля рибонуклеинова киселина. Ако ние считаме, иРНК е необходимо да се отбележи, че след транскрипция първичната структура може да варира. Последователността от нуклеотиди в гените на същото. Но в различни тъкани иРНК може да се появи замествания, инсерции, или просто загуба ще настъпи двойки. Като пример от естеството може да доведе апопротеин В, генерирани в клетките на тънките черва и черния дроб. Това, което се редактира разлика? Версията, произведен от червата, е 2152 аминокиселини. Като има предвид съдържанието на черния дроб версия разполага с 4563 баланси! И въпреки тази разлика, ние имаме точно апопротеин Б.

Промени в тРНК стабилност

Почти сме стигнали до извода, че е възможно да се направи в протеини и полипептиди. Но нека да се изправи още го видим как може да се фиксира на стабилността на иРНК. За да направите това, първоначално той трябва да напусне ядрото и да се измъкнем от цитоплазмата. Това се осъществява чрез съществуващите порите. Голям брой иРНК се разцепва от нуклеази. Онези, които избягат тази съдба, организира комплекси с протеини. Живот на еукариотна мРНК варира в широк диапазон (до няколко дни). Ако стабилизиране на иРНК, след това при фиксирана скорост могат да се отбележи, че увеличаването на броя на новообразуваната протеинов продукт. ниво на генната експресия в този случай не се променя, но по-важното е, тялото ще работи с по-голяма ефективност. Използвайки техники на молекулярната биология, крайният продукт може да бъде кодиран, което ще има значителен живот. Така, например, е възможно да се създаде β-глобин функционира около десет часа (в това е много за него).

скорост процес

Това се счита като цяло генна експресионна система. Сега остава само да се допълни наличната информация, познания за това как бързо процесите, както и дълготрайни протеини. Да кажем, че контрол на генната експресия ще проведе. Трябва да се отбележи, че ефектът на скорост не се счита за основен метод за регулиране разнообразие и количество на протеинов продукт. Въпреки, че все още се използва неговата промяна, за да се постигне тази цел. Като пример за синтез на протеинов продукт в ретикулоцити. Хемопоетични клетъчна диференциация на нивото лишени от ядро (и следователно на ДНК). Нивата на регулация на генната експресия като цяло са изградени в зависимост от някакъв вид възможности за свързване към активно влияе върху протичащите процеси.

Продължителността на

Когато един протеин се синтезира, времето, през което той ще живее зависи от протеазата. Не може да се нарече точно това е възможно, тъй като в този случай варира от няколко часа до няколко години. скорост протеолиза варира в широки граници, в зависимост от това, което клетка е то. Ензими, които могат да катализират процесите са склонни бързо да "използват". Поради това, те също са създадени от организма в големи количества. Също така на протеин живот може да повлияе на физиологичното състояние на организма. Също така, ако дефектен продукт е създаден, той ще бъде бързо елиминира защитната система. По този начин, ние можем уверено да се каже, че единственото нещо, което можем да кажем - това е стандартен живот, получена в лабораторни условия.

заключение

Тази област е много обещаващо. Например, експресията на чужди гени може да ви помогне да се излекува наследствени болести, и премахване на отрицателна мутация. Въпреки наличието на обширни познания по този въпрос, ние можем уверено да се каже, че човечеството все още е само в самото начало. Генното инженерство едва наскоро научих да отпусне необходимите части от нуклеотиди. преди 20 години имаше една от най-големите събития на тази наука - е създадена овцата Доли. Сега, понастоящем се провеждат изследвания върху човешки ембриони. Ние можем да кажем с увереност, че сме на прага на бъдещето, където няма болести и физиологичен стрес. Но преди да се намираме там, трябва да бъде много добре да се работи в полза на просперитета.