Genuttryck - vad är det? definitionen

Vad är ett uttryck för generna? Vad är dess roll? Hur mekanismen för genuttryck? Vilka är utsikterna den öppnar framför oss? Hur är regleringen av genuttryck i eukaryoter och prokaryoter? Här är en kort lista med frågor som kommer att behandlas i denna artikel.

allmän information

Gene Expression - är processnamnet överföring av genetisk information från DNA via RNA till proteiner och polypeptider. Låt oss göra en liten utvikning förståelse. Vad är gener? Detta linjära DNA-polymerer som är anslutna med en lång kedja. Användning av proteinet bildar de kromatin kromosom. Om vi talar om en person, då har vi fyrtiosex. De ligger cirka 50 000-10 000 gener och 3,1 miljarder baspar. Hur styrs här? Längden av sektionerna som arbetet utförs, anges i tusental och miljontals nukleotider. En kromosom innehåller ca 2000-5000 gener. I en något annorlunda villkor - cirka 130 miljoner baspar. Men detta är bara en mycket grov uppskattning, som är mer eller mindre sant för stora sekvenser. Om du arbetar över korta avstånd, kommer förhållandet kränkas. Även på denna våning kan påverka kroppen, på vilken arbetet utförs material.

om gener

De har den mest varierade längd. Här, till exempel, globin - är 1500 nukleotider. En dystrofin - för så mycket som 2 miljoner! Deras cis-regulatoriska element kan deleteras från genen för ett betydande avstånd. Således, i globin de är på ett avstånd av 50 och 30 nukleotider i tysyach 5'- och 3'-riktningen, respektive. Förekomsten av en sådan organisation försvårar avsevärt vår definition av gränserna mellan dem. Även generna innehåller en betydande mängd vysokopovtoryayuschihsya sekvenser funktionella ansvar som vi ännu inte har förstått.

För att förstå deras struktur kan man föreställa sig att 46 kromosomer är separata volymer, där information lagras. De är indelade i 23 par. En av de två elementen ärvs från en förälder. "Text", som är i "volymer" upprepade gånger "nytt läsa" tusentals generationer, vilket innebär en hel del fel och ändringar (så kallade mutationer). Och de är alla ärvs av avkomman. Nu finns det tillräckligt med teoretisk information för att börja ta itu med det faktum att en genuttryck manifesterar. Detta faktum är huvudämnet i den här artikeln.

Teorin om operonet

Det är baserat på genetiska studier, β-galaktosidas-induktion, som deltog i den hydrolytiska klyvningen av laktos. Den formulerades av Jacques Monod och Fransua Zhakobom. Denna teori förklarar mekanismen för att styra syntes av proteiner i prokaryoter. spelar också en viktig roll och transkription. Teorin är att generna är proteiner som är funktionellt nära besläktade med metaboliska processer, är ofta grupperade tillsammans. De skapar strukturella enheter som kallas operon. Deras betydelse är att alla de gener som är en del av den, uttryckt i unisont. Med andra ord kan de transkriberas, eller ingen av dem kan vara "läsa". I sådana fall är operonet aktiva eller passiva. genexpression nivå kan ändras endast om det finns en uppsättning av enskilda element.

Induktion av proteinsyntes

Låt oss föreställa oss att vi har en cell som i sin tillväxt som en källa att använda kol glukos. Om den ändras för disackariden laktos, på några minuter kan du vara säker att det har anpassat sig till de villkor som har ändrats. Att det finns en förklaring: cellen kan fungera både tillväxtkällor, men en av dem är mer lämplig. Därför finns det en "syn" till en kemisk förening fabricerbar. Men om det försvinner och ersätts med visas laktos är ansvarig RNA-polymeras aktiveras och börjar utöva sitt inflytande på produktionen av det önskade proteinet. Det är mer en teori, men nu ska vi prata om hur själva genuttryck sker. Detta är mycket spännande.

Organisationen av kromatin

Material i denna punkt är en modell av differentierade celler i en flercellig organism. Kärnorna kromatin staplas så att endast en liten transkription av genomet finns tillgänglig (ca 1%). Men trots detta, tack vare cell mångfald och komplexitet av de processer som äger rum i dem vi kan påverka dem. Just nu är det tillgängligt för en sådan inverkan på organisationen av kromatin för personen:

1. Ändring av antalet strukturgener.
2. Effektivt transkribera de olika delarna av koden.
3. Återskapa generna i kromosomerna.
4. Göra modifieringar och syntetiserade polypeptidkedjor.

Emellertid effektivt uttryck av målgenen uppnås genom strikt följsamhet teknik. Oavsett vilken arbetet utförs, även om experimentet går på en liten virus. Det viktigaste - är att hålla sig till den plan som utarbetats av interventionen.

Ändring av antalet gener

Hur kan detta genomföras? Låt oss föreställa oss att vi är intresserade av effekten på genuttrycket. Som en prototyp tog vi material eukaryot. Han har hög plasticitet, kan vi därför göra följande ändringar:

1. För att öka antalet gener. Den används i de fall där det är nödvändigt att kroppen har ökat syntesen av en viss produkt. I ett sådant tillstånd förstärks många användbara delar av det humana genomet (t.ex. rRNA, tRNA, histoner, och så vidare). Sådana platser kan ha tandem inom kromosomerna, och även gå bortom dem till ett belopp om 100 tusen till 1 miljon baspar. Låt oss titta på en praktisk tillämpning. Intresse för oss är metallotionein-genen. Dess proteinprodukt kan binda tungmetaller som zink, kadmium, kvicksilver och koppar och, respektive, för att skydda kroppen från att förgifta dem. Dess aktivering kan vara till nytta för människor som arbetar i farliga förhållanden. Om en person finns det en ökad koncentration av tungmetaller som tidigare nämnts sker genaktivering långsamt automatiskt.
2. Minska antalet gener. Det är sällan använd metod för reglering. Men även här finns exempel. En av de mest kända - det är de röda blodkropparna. När de mognar, kollapsar kärnan och transportören förlorar sin arvsmassa. En sådan process av mognad och testade lymfocyter och plasmaceller, olika kloner som syntetiserades utsöndrade former av immunglobuliner.

gen-omlagring

Också viktigt är möjligheten att flytta och kombinera det material med vilket det är i stånd att transkription och replikation. Denna process kallas genetisk rekombination. Genom vilka mekanismer är det möjligt? Låt oss betrakta svaret på denna fråga på antikropps exempel. De skapas av B-lymfocyter, som hör till någon form av en specifik klon. Och i händelse av kontakt med kroppen av antigenet till vilken antikroppen är komplementär med det aktiva stället hos fäst händer med efterföljande proliferation av celler. Varför är det så att den mänskliga kroppen har förmågan att skapa en mängd olika proteiner? Detta möjliggörs genom rekombination och somatiska mutationer. Men det kan vara ett resultat av konstgjorda förändringar i DNA-strukturen.

förändring RNA

Gene Expression - är den process genom vilken spelar en viktig roll ribonukleinsyra. Om vi betraktar mRNA är nödvändigt att notera att efter transkriptionen primära strukturen kan variera. Sekvensen av nukleotider i generna av samma. Men i olika vävnader mRNA kan förekomma utbyten, insättningar, eller helt enkelt förlust kommer att inträffa par. Som ett exempel från naturen kan leda apoprotein B, som alstras i cellerna i tunntarmen och levern. Vad redigerar någon skillnad? Den version som produceras av tarmen, har 2152 aminosyror. Medan levern innehållet versionen har 4563 balanserar! Och trots denna skillnad, vi har exakt apoprotein B.

Förändringar i mRNA-stabilitet

Vi har nästan kommit till slutsatsen att det var möjligt att göra i proteiner och polypeptider. Men låt oss inse det ännu titta på hur kan fästas mRNA stabilitet. För att göra detta, till en början måste lämna kärnan och komma ut ur cytoplasman. Detta sker genom de befintliga porerna. Ett stort antal mRNA spjälkas av nukleaser. De som undgå detta öde, organisera komplex med proteiner. Livslängd för eukaryot mRNA varierar över ett brett intervall (upp till flera dagar). Om stabilisera mRNA, därefter vid en fast hastighet kan observeras att det ökade antalet nybildade proteinprodukt. genuttryck nivån i detta fall inte förändras, men ännu viktigare, kommer kroppen arbeta med större effektivitet. Med användning av molekylärbiologiska tekniker, kan den slutliga produkten skall kodas, vilket kommer att ha en betydande livslängd. Således, till exempel, möjligt att skapa en β-globin fungerande ca tio timmar (detta är mycket för det).

processhastighet

Det anses i allmänhet genuttryck system. Nu återstår bara att komplettera den tillgängliga informationen, kunskapen om hur snabbt de processer, liksom långlivade proteiner. Låt oss säga att kontrollen av genuttryck kommer att hålla. Det bör noteras att effekten på hastigheten inte anses vara den primära metoden för reglering mångfald och kvantiteten av proteinprodukten. Även om dess förändring i syfte att uppnå detta mål används fortfarande. Som ett exempel syntesen av en proteinprodukt i retikulocyter. Hematopoetisk celldifferentiering på nivån berövas kärna (och följaktligen DNA: t). Nivåerna av genuttryck reglering i allmänhet är byggda beroende på någon form av anslutningsmöjligheter att aktivt påverka de pågående processerna.

Varaktigheten av

När ett protein syntetiseras, den tid under vilken han kommer att leva beror på proteaset. Det kan inte kallas exakt som möjligt, eftersom i detta fall varierar från några timmar till ett par år. proteolys hastighet varierar kraftigt beroende på vilken cell den är. Enzymer som kan katalysera processer tenderar att snabbt "används." På grund av detta, de är också skapat av kroppen i stora mängder. Även på protein livstid kan påverka fysiologiska tillstånd i kroppen. Dessutom, om den defekta produkten har skapats kommer det att snabbt elimineras skyddssystemet. Således kan vi tryggt säga att det enda vi kan säga - detta är standard livstid erhålls i laboratoriet.

slutsats

Detta område är mycket lovande. Till exempel kan uttryck av främmande gener bidra till att bota ärftliga sjukdomar, och eliminera negativ mutation. Trots närvaron av omfattande kunskaper i ämnet, kan vi tryggt säga att mänskligheten är fortfarande bara i början. Genteknik nyligen lärt sig att fördela de nödvändiga delarna av nukleotider. 20 år sedan fanns det en av de största händelserna i denna vetenskap - skapades fåret Dolly. Nu forskning bedrivs på mänskliga embryon. Vi kan säga med tillförsikt att vi är på tröskeln till framtiden, där det inte finns några sjukdomar och fysiologiska nöd. Men innan vi befinner oss där, måste du vara mycket bra för att arbeta till förmån för välstånd.