Gene esprimo - kio estas tio? la difino

Kio estas la esprimo de la genoj? Kio estas ĝia rolo? Kiel funkcias la mekanismon de geno esprimo? Kiaj estas la perspektivoj malfermiĝas antaŭ ni? Kiom estas la reguligo de esprimo de genoj en eŭkariotoj kaj procariotas? Ĉi tie estas mallonga listo de demandoj kiuj estos adresita en ĉi tiu artikolo.

ĝenerala informo

Gene Esprimo - estas la procezo nomo transigo de genetika informo de DNA per RNA al proteinoj kaj polipéptidos. Ni faru malgrandan divagación kompreno. Kion genoj? Ĉi lineara DNA polimeroj kiuj estas konektitaj de longa ĉeno. Uzo de la proteino formas cromatina kromosomo. Se ni parolas pri persono, tiam ni havas kvardek ses. Estas lokitaj ĉirkaŭ 50 000-10 000 genojn kaj 3.1 miliardoj bazo paroj. Kiel gvidis tie? La longo de la sekcioj al kiu laboro estas farita, estas indikita en la miloj kaj milionoj da nucleótidos. Unu kromosomo enhavas ĉirkaŭ 2000-5000 genojn. En iu malsama koncerne - ĉirkaŭ 130 milionoj da paroj de bazoj. Sed tio estas nur tre okulo, kiu estas pli malpli vera por grandaj sekvencoj. Se vi laboras super mallongaj distancoj, la rilatumo estos seksperfortita. Ankaŭ sur tiu planko povas tuŝi la korpon, sur kiu la laboro efektivigas materialo.

pri genoj

Ili havas la plej diversaj longo. Ĉi tie, ekzemple, globin - estas 1500 nucleótidos. Al dystrophin - por kiom 2 milionoj! Ilia cis reguligajn elementojn povas esti forigita de la geno por konsiderinda distanco. Tiel, en globin ili estas je distanco de 50 kaj 30 nucleótidos en tysyach 5'- kaj 3'-direkto, respektive. La ĉeesto de tia organizo signife komplikas nia difino de la limoj inter ili. Ankaŭ, la genoj enhavas signifan kvanton de vysokopovtoryayuschihsya sekvencoj funkcia respondecoj, kiujn ni ankoraŭ ne komprenis.

Kompreni ilian strukturon oni povas imagi, ke 46 kromosomoj estas apartaj volumoj, en kiu informoj estas stokitaj. Ili estas grupigitaj en 23 paroj. Unu el la du elementoj estas heredita de gepatro. "Teksto", kiu estas en "volumoj" ripete "relegi" miloj da generacioj, kiu alportas en multaj eraroj kaj ŝanĝoj (nomita mutacioj). Ili estas ĉiuj hereditaj de la idoj. Nun ekzistas sufiĉa teoriaj informoj komenci trakti la fakton ke geno esprimo manifestiĝas. Ĉi tiu fakto estas la ĉefa temo de tiu artikolo.

La teorio de operon

Ĝi estas bazita sur genetikaj studoj, β-galactosidase indukto, kiu partoprenis en la hidrolíticas fendiĝon de laktozo. Ĝi estis formulita de Jacques Monod kaj Fransua Zhakobom. Tiu teorio klarigas la mekanismon por kontroli la sintezo de proteinoj en procariotas. Ankaŭ ludas gravan rolon kaj transskribo. La teorio estas, ke la genoj estas proteinoj kiuj estas funkcie tre rilata al procezoj metabólicos, ofte grupigita kune. Ili kreas strukturan unuoj nomitaj operons. Ilia graveco estas ke ĉiuj genoj kiuj estas parto de ĝi, esprimis al la unísono. Alivorte, ili povas esti transskribitaj, aŭ neniu el ili povas esti "legi". En tiaj kazoj, la operon estas aktiva aŭ pasiva. geno esprimo nivelo povas esti ŝanĝita nur se ekzistas aro de individuaj elementoj.

Indukto de proteino sintezo

Ni imagu, ke ni havas ĉelon kiu en lia kresko kiel fonto de karbono uzo glukozo. Se ĝi estas ŝanĝita por la Disakarido laktozo, post kelkaj minutoj vi povas esti sekura, ke ĝi adaptis al la kondiĉoj kiuj ŝanĝiĝis. Ke ekzistas klarigon: la ĉelo povas operacii ambaŭ fontoj de kresko, sed unu el ili estas pli taŭga. Tial, estas "vido" por kemia komponaĵo fabricable. Sed se ĝi estas perdita kaj anstataŭigita per la aperas laktozo, la respondeca ARN polimerasa estas aktivigita kaj komencas praktiki lian influon sur la produktado de la dezirata proteino. Ĝi estas pli teorio, sed nun ni parolu pri kiel la efektiva geno esprimo okazas. Tio ĉi estas tre ekscita.

La organizo de cromatina

Materialo de tiu paragrafo estas modelo de diferenci ĉeloj de multĉela organismo. La kernoj cromatina stakigita por ke nur malgranda transskribo de la genoma estas disponebla (ĉirkaŭ 1%). Sed malgraŭ tio, danke al ĉelo diverseco kaj komplekseco de la procezoj okazis en ili ni povas influi ilin. Nuntempe, por la persono estas disponebla al tia efiko sur la organizo de cromatina;

1. Ŝanĝi la nombron de genoj estructurales.
2. Efike transskribi la malsamaj partoj de la kodo.
3. Rekonstrui la genoj en la kromosomoj.
4. Fari modifojn kaj sintezita polipéptido ĉenoj.

Tamen, efika esprimo de la celo geno estas atingita per strikta adhero teknologio. Ne gravas kion laboro estas farita, eĉ se la eksperimento okazas iom viruson. La ĉefa afero - estas algluita al la plano strekita de la interveno.

Ŝanĝi la nombron da genoj

Kiel povas tio esti efektivigita? Ni imagu ke ni interesiĝas pri la efiko sur geno esprimo. Kiel prototipo ni prenis materialon eucariotas. Li alte plasticidad, ni povas do fari la sekvajn ŝanĝojn:

1. Pliigi la nombron de genoj. Ĝi estas uzita en kazoj kie estas necese, ke la korpo pliigis la sintezo de specifa produkto. En tia kondiĉo estas amplifita multajn utilajn elementojn de la homa genaro (ekz, rRNA, tRNA, histonas kaj tiel plu). Tiaj ejoj povas havi tandemo ene de la kromosomoj, kaj eĉ iri preter ili en la kvanto de 100 mil ĝis 1 miliono bazo paroj. Ni rigardu praktika apliko. Intereso por ni estas la metallothionein geno. Pli proteino produkto povas ligas pezajn metalojn kiel zinko, kadmio, hidrargo kaj kupro kaj, respektive, por protekti la korpon de toksiĝo ili. Lia aktivigo povas esti utila al homoj kiuj laboras en nesekura kondiĉoj. Se persono ne estas pliigita koncentriĝo de pezaj metaloj antaŭe menciita, la geno aktivigo okazas malrapide aŭtomate.
2. Redukti la nombron de genoj. Ĝi estas malofte uzita metodo de reguligo. Sed ankaŭ ĉi tie estas ekzemploj. Unu el la plej famaj - ĝi estas la ruĝaj globuloj. Kiam maturigas, la kerna kolapsas kaj la aviad perdas lia genoma. Tia procezo de maduración kaj provitaj limfocitoj kaj ĉeloj plasmáticas, diversaj klonas ke estis sintezitaj sekreciita formoj de immunoglobulins.

gene reordigo

Ankaŭ grava estas la eblo de movi kaj kombinante la materialoj kun kiuj estas kapablaj de transskribo kaj replicación. Tiu procezo estas nomita genetika rekombino. Per kio mekanismoj eblas? Ni konsideru la respondo al tiu demando en la antikorpo ekzemplo. Ili estas kreita de B-limfocitoj, kiu apartenas al ia specifa klono. Kaj en kazo de kontakto kun la korpo de la antígeno al kiu la antikorpo estas pla al la aktiva loko de alligiteco okazas kun postaj proliferación de ĉeloj. Kial la homa korpo havas la kapablon krei diversajn proteinojn? Tiu estas ebligita de rekombino kaj somática mutacioj. Sed ĝi povus esti rezulto de homfarita ŝanĝoj en la DNA strukturo.

ŝanĝo RNA

Gene Esprimo - estas la procezo de kiu ludas gravan rolon ribonucleic acido. Se ni konsideras la mRNA necesas noti, ke post la transskribo primara strukturo povas varii. La sekvenco de nucleótidos de la genoj de la sama. Sed en malsamaj histoj mRNA povas aperi anstataŭoj, inserciones, aŭ simple perdo okazos paroj. Kiel ekzemplo de la naturo povas gvidi apoprotein B, generita en la ĉeloj de la maldika intesto kaj hepato. Kio redaktado diferenco? La versio produktita de la intesto, ĝi havas 2152 aminoácidos. Dum kiu la hepato enhavo versio fanfaronas 4563 pesilon Kaj malgraŭ tiu diferenco, ni havas ekzakte apoprotein B.

Ŝanĝoj en mRNA stabileco

Ni preskaŭ venis al la konkludo, ke ĝi eblis fari en proteinoj kaj polipéptidos. Sed ni alfronti ĝin tamen rigardu, kiel povas esti fiksita mRNA stabileco. Por fari tion, komence devas forlasi la kerno kaj eliri de la citoplasmo. Ĉi tio sukcesas per la ekzistantaj poroj. Granda nombro de mRNA estas fendita per nucleases. Kiuj eskapi tiun sorton, organizi kompleksaj kun proteinoj. Vivdaŭro de eŭkariotaj mRNA varias super larĝa gamo (ĝis pluraj tagoj). Se stabiligi la mRNA, poste ĉe fiksa rapideco povas esti observita ke la pliigita nombro da lastatempe formita proteino produkto. geno esprimo nivelo en ĉi tiu kazo ne ŝanĝas, sed, pli grave, la korpo eksplodos kun pli granda efikeco. Uzante molekula biologio teknikoj, la fina produkto povas esti kodita, kiu havos signifan vivdaŭro. Tiel, ekzemple, eblas krei β-globin funkcias ĉirkaŭ dek horoj (ĉi tio estas tre multe por ĝi).

procezo rapido

Tio estas konsiderata ĝenerale geno esprimo sistemo. Nun restas nur la suplemento al la disponebla informo, la kono de kiom rapide la procezoj, tiel kiel longviva proteinojn. Diru ke kontrolo de geno esprimo okazigos. Ni notu, ke la efiko sur indico ne estas konsiderita la primara metodo de reguligo diverseco kaj kvanto de proteino produkto. Kvankam lia ŝanĝo por atingi tiun celon estas ankoraŭ uzata. Kiel ekzemplo la sintezo de proteino produkto en reticulocytes. Hematopoietic ĉelo diferencialado sur la nivelo forprenita la kerno (kaj de ĉi tie la DNA). La niveloj de geno esprimo reguligo ĝenerale estas konstruitaj laŭ ian rilaton ebloj aktive influi la daŭra procezoj.

La daŭro de

Kiam proteino estas sintezita, la tempo dum kiu li vivos dependas de la proteasa. Tie ne povas nomi precize kiel ebla, ĉar en ĉi tiu kazo etendiĝas de kelkaj horoj ĝis kelkaj jaroj. proteolysis rapido varias vaste, depende de kion ĉelo ĝi estas. Enzimoj kiuj povas katalizi procezoj emas rapide "uzata." Pro tio, ili estas ankaŭ kreita de la korpo en grandaj kvantoj. Ankaŭ sur la proteino vivdaŭro povas influi la fiziologia stato de la korpo. Ankaŭ, se la misa produkto estis kreita, ĝi estos rapide forigis la protektan sistemon. Tiel, ni povas memfide diri ke la sola afero ni povas diri - tio estas la norma vivo akiris en la laboratorio.

konkludo

Tiu areo estas tre promesplena. Ekzemple, la esprimo de fremdaj genoj povas helpi resanigi heredaj malsanoj kaj elimini negativajn mutacio. Malgraŭ la ĉeesto de vasta scio pri la temo, oni povas senhezite diri ke la homaro estas ankoraŭ nur ĉe la komenco. Genetika inĝenierio nur lastatempe eksciis asigni la necesajn partojn de nucleótidos. Antaŭ 20 jaroj estis unu el la plej grandaj okazaĵoj de ĉi tiu scienco - estis kreita Dolly la ŝafo. Nun, esplorado estas realigitaj sur homaj embrioj. Ni povas diri kun konfido ke ni estas sur la sojlo de la estonteco, kie ne estas malsanoj kaj fiziologia malfelicxo. Sed antaŭ ol ni trovas nin tie, vi devas esti tre bona por labori por la avantaĝo de prospero.