Genexpression

Genuttryck  är en process under vilken ärftlig information från en gen ( DNA- nukleotidsekvens ) omvandlas till en funktionell produkt - RNA eller protein . Vissa stadier av genuttryck kan regleras: dessa är transkription , translation , RNA-splitsning och stadiet av posttranslationella modifieringar av proteiner . Processen att aktivera genuttryck av korta dubbelsträngade RNA kallas RNA-aktivering .

Reglering av genuttryck tillåter celler att kontrollera sin egen struktur och funktion och är grunden för celldifferentiering , morfogenes och anpassning. Genuttryck är ett substrat för evolutionär förändring, eftersom kontroll över tidpunkten , platsen och mängden uttryck för en gen kan ha en inverkan på funktionen hos andra gener i hela organismen.

Transkription och översättning

I prokaryoter och eukaryoter är gener sekvenser av DNA-nukleotider. Transkription sker på DNA-mallen  - syntesen av komplementärt RNA. Vidare sker translation på mRNA-matrisen  - proteiner syntetiseras. Det finns gener som kodar för icke-budbärar-RNA (t.ex. rRNA , tRNA , litet RNA ) som uttrycks ( transkriberas ) men inte översätts till proteiner.

Post-transkriptionell reglering

MikroRNA  är korta (18-25 nukleotider ) enkelsträngade RNA-sekvenser som orsakar undertryckande av genuttryck. MikroRNA binder till sitt målbudbärar-RNA  - enligt komplementaritetsprincipen . Detta orsakar undertryckande av proteinsyntes eller nedbrytning av budbärar-RNA: t .

MikroRNA kan ha större eller mindre specificitet på grund av en större eller mindre andel kvävehaltiga baser som är komplementära till deras mål. Den låga specificiteten gör att ett enda mikroRNA kan undertrycka uttrycket av hundratals olika gener . [ett]

Bestämning av genuttryck

De huvudsakliga metoderna för att bestämma genuttryck för närvarande är sekvensering av RNA som innehåller en poly-A- svans ( mRNA ), såväl som användningen av expressions -DNA-mikroarrayer . RNA-sekvensering blir allt vanligare på grund av förbättringar av nästa generations sekvenseringstekniker . RNA-sekvensering gör det inte bara möjligt att bestämma uttrycksnivån för varje proteinkodande gen i genomet, utan också att skilja mellan mRNA-varianter som härrör från alternativ splitsning .

Komplext genuttryck

Ett exempel på komplext genuttryck i ontogeni är genkontrollen av hemoglobinsyntes hos människor. Hemoglobinmolekylen består av 4 delar: två identiska alfa-kedjor och två identiska beta-kedjor. Hemoglobinet hos en normal vuxen (Hb A ) skiljer sig från hemoglobinet hos ett mänskligt embryo (embryonalt hemoglobin, Hb F ). Skillnaderna mellan dem relaterar till betakedjan. I fosterhemoglobin ersätts det av en polypeptid-gammakedja. Slutligen, i vuxnas blod, finns det en liten mängd Hb A2 , där betakedjan ersätts av en sigmakedja. Alla tre typerna av normala humana hemoglobiner (HbA HbA2HbF ) kontrolleras av separata loci. α A - lokuset bestämmer bildningen av alfa-kedjor. Det är effektivt under hela livet och ger närvaron av alfa-kedjor i alla dessa hemoglobiner. [2]

Monoalleliskt uttryck av gener

Monoalleliskt uttryck i eukaryoter kännetecknas av:

• för X-kromosomgener i kvinnliga celler på grund av en doseringskompensationsmekanism ;
• för präglade gener;
• För närvarande är det känt att cirka 5–10 % av eukaryota gener uttrycks i celler monoalleliskt; bland dessa gener observeras oftare gener som kodar för ytcellsproteiner och i synnerhet gener som kodar för immunglobuliner, T-cells- och luktreceptorer . . Detta fenomen kallas också allel exkludering . Valet av den allel som ska uttryckas sker tidigt i utvecklingen, och detta val görs av en slump, som ett resultat av att ungefär hälften av kroppens celler uttrycker den faderliga allelen och den andra hälften av cellerna uttrycker moderallelen. Ibland observeras vävnadsspecifikt monoalleliskt uttryck av en gen, i andra vävnader kan en sådan gen uttryckas bialleliskt. Slumpmässigt monoalleliskt uttryck av autosomala gener inkluderar inte fall då olika alleler av en gen uttrycks på olika nivåer på grund av polymorfism i genens cis-regulatoriska sekvenser [3] .

Se även

• RNA-sekvensering
• Repressor

Anteckningar

1. ↑ Klipp, E.; Liebermeister, W.; Wierling, C.; Kowald, A.; & Lehrach, H. (2009). Systems Biology , 235-245. Förbundsrepubliken Tyskland: Wiley Blackwell, ISBN 978-3-527-31874-2
2. ↑ O.-Ya.L. Bekish. Medicinsk biologi. - Minsk: Urajay, 2000. - S. 110-111. — 518 sid.
3. ↑ Schack A. Mekanismer och konsekvenser av utbrett slumpmässigt monoalleliskt uttryck   // Nat . Varv. Genet.  : journal. - 2012. - Juni ( vol. 13 , nr 6 ). - s. 421-428 . — PMID 22585065 .

Litteratur

• Mertvetsov N. P. Hormonell reglering av genuttryck / Ed. ed. V. I. Kulinsky ; USSR Academy of Sciences, Siberian Branch, Institutet för cytologi och genetik . — M .: Nauka , 1986. — 208 sid.
• Georgiev G.P. Gener av högre organismer och deras uttryck / USSR:s vetenskapsakademi. — M .: Nauka , 1989. — 256 sid. - (Akademiska läsningar). - 18 000 exemplar.  — ISBN 5-02-003968-3 .
• Hawkins J. Genstruktur och uttryck / John Hawkins; Per. från engelska. S.B. Serebryany; Ed. V. K. Kibirev. - Kiev: Naukova Dumka , 1991. - 168 s. - 1000 exemplar.  — ISBN 5-12-001816-5 .
• Patrushev L. I. Genuttryck / Institute of Bioorganic Chemistry. M.M. Shemyakin och Yu.A. Ovchinnikov RAS . — M .: Nauka , 2000. — 528 sid. — ISBN 5-02-001890-2 .
• Bekish O.-Ya. L. Medicinsk biologi. - Minsk: Urajay, 2000. - 518 sid.