L'expressió de gens - què és això? la definició

Quina és l'expressió de gens? Quin és el seu paper? Com funciona el mecanisme de l'expressió gènica? Quines són les perspectives que obre davant nostre? Com és la regulació de l'expressió gènica en eucariotes i procariotes? Heus aquí una breu llista de preguntes que seran tractades en aquest article.

informació general

Expressió Gènica - és la transferència nom de procés de la informació genètica des de l'ADN a través de l'ARN a les proteïnes i polipèptids. Anem a fer una petita digressió comprensió. Què són els gens? Aquest polímers d'ADN lineals que estan connectats per una llarga cadena. L'ús de la proteïna que formen el cromosoma cromatina. Si parlem d'una persona, llavors tenim quaranta-sis. Es troba a uns 50 000-10 000 gens i 3,1 mil milions de parells de bases. Com són guiats aquí? La longitud de les seccions a què s'està fent la feina, s'indica en els milers i milions de nucleòtids. Un cromosoma conté al voltant de 2000-5000 gens. En uns termes una mica diferents - uns 130 milions de parells de bases. Però això és només una estimació molt aproximada, que és més o menys cert per a les seqüències de grans dimensions. Si vostè treballa en distàncies curtes, es va violar la relació. També en aquesta planta pot afectar el cos, en el qual es porta a terme material de l'obra.

Sobre els gens

Tenen la longitud més variada. Aquí, per exemple, globina - és de 1500 nucleòtids. Un distrofina - per tant com 2 milions! Els seus elements reguladors cis es poden eliminar a partir del gen per a una distància considerable. Així, en globina que estan a una distància de 50 i 30 nucleòtids de tysyach 5'-i 3'-direcció, respectivament. La presència d'aquesta organització complica significativament la nostra definició dels límits entre ells. A més, els gens contenen una quantitat significativa de vysokopovtoryayuschihsya seqüències de responsabilitats funcionals que encara no han entès.

Per entendre la seva estructura un es pot imaginar que 46 cromosomes són volums separats, en els quals s'emmagatzema la informació. S'agrupen en 23 parells. Un dels dos elements s'hereta d'un pare. "Text", que es troba en "volums" en diverses ocasions "rellegir" milers de generacions, el que porta una gran quantitat d'errors i canvis (anomenats mutacions). I tots ells són heretats per la descendència. Ara hi ha prou informació teòrica per començar a bregar amb el fet que una expressió gènica es manifesta. Aquest fet és el tema principal d'aquest article.

La teoria de l'operó

Es basa en estudis genètics, inducció β-galactosidasa, que van participar en l'escissió hidrolítica de la lactosa. Va ser formulada per Jacques Monod i Fransua Zhakobom. Aquesta teoria explica el mecanisme per al control de la síntesi de proteïnes en procariotes. També són molt importants i la transcripció. La teoria és que els gens són proteïnes que són funcionalment estretament relacionats amb els processos metabòlics, sovint s'agrupen. Creen unitats estructurals anomenades operons. La seva importància és que tots els gens que en formen part, expressen l'uníson. En altres paraules, poden ser transcrites, o cap d'ells pot ser "llegida". En aquests casos, el operó és activa o passiva. nivell d'expressió gènica es pot canviar només si hi ha un conjunt d'elements individuals.

La inducció de la síntesi de proteïnes

Imaginem que tenim una cèl·lula que en el seu creixement com a font de carboni utilització de la glucosa. Si es canvia per al disacàrid lactosa, en pocs minuts es pot estar segur que s'ha adaptat a les condicions que han canviat. Que no hi ha una explicació: la cèl·lula pot operar les dues fonts de creixement, però una d'elles és més adequat. Per tant, hi ha una "vista" a un fabricable compost químic. Però si es perd i se substitueix per la lactosa apareix, l'ARN polimerasa responsable s'activa i comença a exercir la seva influència en la producció de la proteïna desitjada. És més una teoria, però ara anem a parlar de com es produeix l'expressió gènica real. Això és molt emocionant.

L'organització de la cromatina

Materials d'aquest paràgraf és un model de cèl·lules diferenciades d'un organisme multicel·lular. Els nuclis de cromatina s'apilen de manera que només una petita transcripció del genoma està disponible (aproximadament 1%). Però tot i això, gràcies a la unitat de diversitat i complexitat dels processos que tenen lloc en ells podem influir en ells. De moment, per a la persona que està a disposició de tal impacte en l'organització de la cromatina:

1. Canviar el nombre de gens estructurals.
2. Transcriure de manera eficient les diferents parts del codi.
3. Reconstruir els gens en els cromosomes.
4. Fer modificacions i cadenes de polipèptids sintetitzats.

No obstant això, l'expressió eficaç del gen diana s'aconsegueix a través estricta tecnologia d'adherència. No importa el que el treball s'està fent, fins i tot si l'experiment va en un petit virus. El més important - és a seguir amb el pla elaborat per la intervenció.

Canviar el nombre de gens

Com pot ser implementat? Imaginem que estem interessats en l'efecte sobre l'expressió gènica. Com prototip prenem eucariota material. Ha alta plasticitat, per tant, podem realitzar els següents canvis:

1. Per augmentar el nombre de gens. S'utilitza en els casos en què és necessari que el cos ha augmentat la síntesi d'un producte específic. En aquesta condició s'amplifiquen molts elements útils del genoma humà (per exemple, ARNr, ARNt, les histones, i així successivament). Aquests llocs poden tenir tàndem dins dels cromosomes, i fins i tot anar més enllà d'ells en la quantitat de 100 mil a 1 milió de parells de bases. Vegem una aplicació pràctica. Ens interessa és el gen de la metal·lotioneïna. El seu producte de proteïna es pot unir metalls pesants com zinc, cadmi, mercuri i coure i, respectivament, per protegir el cos d'enverinament ells. La seva activació pot ser útil per a les persones que treballen en condicions insegures. Si una persona hi ha un augment de la concentració de metalls pesants es va esmentar anteriorment, l'activació del gen es produeix lentament automàticament.
2. Reduir el nombre de gens. Rares vegades s'utilitza el mètode de la regulació. Però aquí també hi ha exemples. Un dels més famosos - Són les cèl·lules vermelles de la sang. Quan maduren, el nucli es col·lapsa i el portador perd el seu genoma. Tal procés de maduració i limfòcits provats i cèl·lules plasmàtiques, diversos clons que es van sintetitzar secretada formes d'immunoglobulines.

reordenament del gen

També és important la possibilitat de moure i combinar el material amb el qual és capaç de la transcripció i la replicació. Aquest procés s'anomena recombinació genètica. Per mecanismes és possible? Anem a considerar la resposta a aquesta pregunta en l'exemple d'anticossos. Són creats pels limfòcits B, que pertanyen a una espècie de clon específic. I en cas de contacte amb el cos de l'antigen al qual l'anticòs és complementari amb el lloc actiu d'unió succeeix amb la proliferació subsegüent de les cèl·lules. Per què és que el cos humà té la capacitat de crear una varietat de proteïnes? Això és possible gràcies a la recombinació i mutacions somàtiques. No obstant això, podria ser el resultat dels canvis fets per l'home en l'estructura de l'ADN.

canvi d'ARN

Expressió Gènica - és el procés pel qual juga un àcid ribonucleic paper important. Si tenim en compte l'ARNm cal tenir en compte que després de l'estructura de la transcripció primària pot variar. La seqüència de nucleòtids dels gens de la mateixa. Però en diferents teixits de l'ARNm pot aparèixer substitucions, insercions, o simplement la pèrdua passarà parelles. Com un exemple de la naturalesa pot conduir apoproteïna B, generat en les cèl·lules de l'intestí prim i el fetge. El que està editant una diferència? La versió produïda per l'intestí, té 2152 aminoàcids. Atès que el contingut de fetge versió compta amb saldos 4563! I malgrat aquesta diferència, tenim exactament apoproteína B.

Els canvis en l'estabilitat del mRNA

Gairebé hem arribat a la conclusió que era possible fer en proteïnes i polipèptids. Però siguem sincers, però, mira l'estabilitat de l'ARNm com pot ser fix. Per a això, inicialment s'ha d'abandonar el nucli i sortir del citoplasma. Això s'aconsegueix a través dels porus existents. Un gran nombre de mRNA s'escindeix per nucleases. Els d'escapar a aquesta destinació, organitzar complexos amb les proteïnes. Temps de vida del mRNA eucariota varia en un ampli interval (fins a diversos dies). Si estabilitzar ARNm, a continuació, a una taxa fixa es pot observar que l'augment del nombre de recent formada producte de proteïna. nivell de l'expressió gènica en aquest cas no canvia, però, més important, el cos s'ha d'actuar amb major eficiència. Usant tècniques de biologia molecular, el producte final pot ser codificada, que tindrà un temps de vida significativa. Així, per exemple, possible crear una β-globina de funcionar unes deu hores (això és molt molt per a això).

velocitat de procés

Això es considera en el sistema d'expressió de gens en general. Ara només queda per complementar la informació disponible, el coneixement de la rapidesa dels processos, així com proteïnes de llarga vida. Diguem que el control de l'expressió gènica es mantindrà. Cal assenyalar que l'efecte sobre la taxa no es considera el mètode primari de la diversitat regulació i la quantitat de producte de proteïna. Tot i que encara s'utilitza el seu canvi per tal d'aconseguir aquest objectiu. A tall d'exemple la síntesi d'un producte de proteïna en els reticulòcits. la diferenciació de cèl·lules hematopoètiques en el nivell privat de nucli (i per tant l'ADN). Els nivells de regulació de l'expressió gènica en general es construeixen en funció d'algun tipus de possibilitats de connexió a influir activament en els processos en curs.

La durada de

Quan es sintetitza una proteïna, el temps durant el qual viurà depèn de la proteasa. No es pot cridar exactament com sigui possible, ja que en aquest cas va des d'unes poques hores fins a un parell d'anys. velocitat de proteòlisi és molt variable, depenent del que és la cèl·lula. Els enzims que poden catalitzar processos tendeixen a ràpidament "usat". A causa d'això, també es creen per l'organisme en grans quantitats. També en el curs de la vida proteïna pot influir en l'estat fisiològic del cos. A més, si el producte defectuós ha estat creat, s'elimina ràpidament el sistema de protecció. Per tant, podem dir amb confiança que l'única cosa que podem dir - aquest és el temps de vida estàndard obtinguda al laboratori.

conclusió

Aquesta zona és molt prometedor. Per exemple, l'expressió de gens estranys pot ajudar a curar malalties hereditàries, i eliminar la mutació negativa. Tot i la presència d'un ampli coneixement sobre el tema, podem dir amb confiança que la humanitat encara està en el començament. L'enginyeria genètica fa poc va aprendre a assignar les parts necessàries de nucleòtids. Fa 20 anys hi havia un dels esdeveniments més importants d'aquesta ciència - es va crear l'ovella Dolly. Ara, s'estan realitzant investigacions amb embrions humans. Podem dir amb confiança que som al llindar del futur, on no hi ha malalties i malestar fisiològic. Però abans que ens trobem allà, ha de ser molt bo per a treballar en benefici de la prosperitat.