Genekspression

Genekspression  er en proces, hvor arvelig information fra et gen ( DNA - nukleotidsekvens ) omdannes til et funktionelt produkt - RNA eller protein . Nogle stadier af genekspression kan reguleres: disse er transkription , translation , RNA-splejsning og stadiet med post-translationelle modifikationer af proteiner . Processen med at aktivere genekspression af korte dobbeltstrengede RNA'er kaldes RNA-aktivering .

Regulering af genekspression tillader celler at kontrollere deres egen struktur og funktion og er grundlaget for celledifferentiering , morfogenese og tilpasning. Genekspression er et substrat for evolutionær forandring, da kontrol over timingen , placeringen og mængden af ​​ekspression af et gen kan have en indflydelse på funktionen af ​​andre gener i hele organismen.

Transskription og oversættelse

I prokaryoter og eukaryoter er gener sekvenser af DNA-nukleotider. Transskription sker på DNA-skabelonen  - syntesen af ​​komplementært RNA. Yderligere sker translation på mRNA-matrixen  - proteiner syntetiseres. Der er gener, der koder for ikke-budbringer-RNA (fx rRNA , tRNA , lille RNA ), som udtrykkes ( transskriberes ), men ikke oversættes til proteiner.

Post-transskriptionel regulering

MikroRNA'er  er korte (18-25 nukleotider ) enkeltstrengede RNA-sekvenser , der forårsager undertrykkelse af genekspression. MikroRNA'er binder til deres mål- budbringer-RNA  - ifølge komplementaritetsprincippet . Dette forårsager undertrykkelse af proteinsyntese eller nedbrydning af messenger- RNA'et .

MikroRNA'er kan have større eller mindre specificitet på grund af en større eller mindre andel af nitrogenholdige baser, der er komplementære til deres mål. Den lave specificitet gør det muligt for et enkelt mikroRNA at undertrykke ekspressionen af ​​hundredvis af forskellige gener . [en]

Bestemmelse af genekspression

De vigtigste metoder til bestemmelse af genekspression på nuværende tidspunkt er sekventering af RNA , der indeholder en poly-A hale ( mRNA ), samt brugen af ​​ekspressions -DNA-mikroarrays . RNA-sekventering bliver mere og mere almindelig på grund af forbedringer i næste generations sekventeringsteknikker . RNA-sekventering gør det ikke kun muligt at bestemme ekspressionsniveauet af hvert proteinkodende gen i genomet, men også at skelne mellem mRNA-varianter, der er et resultat af alternativ splejsning .

Kompleks genekspression

Et eksempel på kompleks genekspression i ontogeni er genkontrollen af ​​hæmoglobinsyntese hos mennesker. Hæmoglobinmolekylet består af 4 dele: to identiske alfa-kæder og to identiske beta-kæder. Hæmoglobinet hos en normal voksen (Hb A ) er forskellig fra hæmoglobinet i et menneskeligt embryo (embryonalt hæmoglobin, Hb F ). Forskellene mellem dem vedrører beta-kæden. I føtalt hæmoglobin erstattes det af en polypeptid-gammakæde. Endelig er der i voksnes blod en lille mængde Hb A2 , hvor beta-kæden er erstattet af en sigma-kæde. Alle 3 typer normale humane hæmoglobiner (HbA HbA2HbF ) kontrolleres af separate loci . α A - locuset bestemmer dannelsen af ​​alfakæder. Det er effektivt gennem hele livet og giver tilstedeværelsen af ​​alfakæder i alle disse hæmoglobiner. [2]

Monoallelisk ekspression af gener

Monoallelisk ekspression i eukaryoter er karakteriseret ved:

• for X-kromosomgener i kvindelige celler på grund af en doseringskompensationsmekanisme ;
• for indprentede gener;
• På nuværende tidspunkt er det kendt, at omkring 5-10% af eukaryote gener udtrykkes i celler monoallelisk; blandt disse gener observeres oftere gener, der koder for overfladecelleproteiner og især gener, der koder for immunoglobuliner, T-celle og olfaktoriske receptorer. . Dette fænomen kaldes også allelisk udelukkelse . Valget af den allel, der skal udtrykkes, sker tidligt i udviklingen, og dette valg er truffet tilfældigt, som følge heraf udtrykker omkring halvdelen af ​​kroppens celler den faderlige allel, og den anden halvdel af cellerne udtrykker den moderlige allel. Nogle gange observeres vævsspecifik monoallel ekspression af et gen; i andre væv kan et sådant gen udtrykkes biallelisk. Tilfældig monoallel ekspression af autosomale gener omfatter ikke tilfælde, hvor forskellige alleler af et gen udtrykkes på forskellige niveauer på grund af polymorfi i genets cis-regulatoriske sekvenser [3] .

Se også

• RNA-sekventering
• Undertrykker

Noter

1. ↑ Klipp, E.; Liebermeister, W.; Wierling, C.; Kowald, A.; & Lehrach, H. (2009). Systems Biology , 235-245. Forbundsrepublikken Tyskland: Wiley Blackwell, ISBN 978-3-527-31874-2
2. ↑ O.-Ya.L. Bekish. Medicinsk biologi. - Minsk: Urajay, 2000. - S. 110-111. — 518 s.
3. ↑ Skak A. Mekanismer og konsekvenser af udbredt tilfældig monoallelisk udtryk   // Nat . Rev. Genet.  : journal. - 2012. - Juni ( bind 13 , nr. 6 ). - S. 421-428 . — PMID 22585065 .

Litteratur

• Mertvetsov N. P. Hormonal regulering af genekspression / Ed. udg. V. I. Kulinsky ; USSR Academy of Sciences, Siberian Branch, Institute of Cytology and Genetics . — M .: Nauka , 1986. — 208 s.
• Georgiev G.P. Gener af højere organismer og deres udtryk / Academy of Sciences of the USSR. — M .: Nauka , 1989. — 256 s. - (Akademiske læsninger). - 18.000 eksemplarer.  — ISBN 5-02-003968-3 .
• Hawkins J. Genstruktur og udtryk / John Hawkins; Om. fra engelsk. S. B. Serebryany; Ed. V. K. Kibirev. - Kiev: Naukova Dumka , 1991. - 168 s. - 1000 eksemplarer.  — ISBN 5-12-001816-5 .
• Patrushev L. I. Genekspression / Institut for Bioorganisk Kemi. M. M. Shemyakin og Yu. A. Ovchinnikov RAS . — M .: Nauka , 2000. — 528 s. — ISBN 5-02-001890-2 .
• Bekish O.-Ya. L. Medicinsk biologi. - Minsk: Urajay, 2000. - 518 s.