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Espressione genica – che cos'è? la definizione

Qual è l'espressione dei geni? Qual è il suo ruolo? Come funziona il meccanismo di espressione genica? Quali sono le prospettive che apre davanti a noi? Come è la regolazione dell'espressione genica negli eucarioti e procarioti? Ecco un breve elenco di domande che verranno affrontate in questo articolo.


informazioni generali

Gene Expression – è il trasferimento nome di processo dell'informazione genetica dal DNA tramite RNA alle proteine e polipeptidi. Facciamo una piccola digressione comprensione. Quali sono i geni? Questo polimeri DNA lineare che sono collegati da una lunga catena. L'uso della proteina formano cromatina cromosoma. Se parliamo di una persona, allora abbiamo quarantasei. Si trovano a circa 50 000-10 000 geni e 3,1 miliardi di paia di basi. Come sono guidate qui? La lunghezza delle sezioni a cui si sta lavorando, è indicata nelle migliaia e milioni di nucleotidi. Un cromosoma contiene circa 2000-5000 geni. In qualche modo diversi termini – circa 130 milioni di coppie di basi. Ma questa è solo una stima molto approssimativa, che è più o meno vero per le grandi sequenze. Se si lavora su brevi distanze, il rapporto verrà violato. Anche su questo piano possono influenzare il corpo, in cui si effettua il materiale di lavoro.

A proposito di geni

Essi hanno la lunghezza più svariate. Qui, per esempio, globina – è di 1500 nucleotidi. A distrofina – per quanto più di 2 milioni! I loro elementi regolatori cis possono essere cancellati dal gene di una distanza considerevole. Così, in globina sono ad una distanza di 50 e 30 nucleotidi tysyach 5'- e 3'-direzione, rispettivamente. La presenza di una tale organizzazione complica notevolmente la nostra definizione dei confini tra di loro. Inoltre, i geni contengono una quantità significativa di vysokopovtoryayuschihsya sequenze responsabilità funzionali che non abbiamo ancora compreso.

Per capire la loro struttura si può immaginare che 46 cromosomi sono volumi separati, in cui è memorizzato le informazioni. Essi sono raggruppati in 23 coppie. Uno dei due elementi è ereditata da un genitore. "Testo", che si trova in "volumi" ripetutamente "rileggere" migliaia di generazioni, che porta in un sacco di errori e modifiche (chiamati mutazioni). E sono tutti ereditati dalla prole. Ora c'è abbastanza informazioni teoriche per cominciare a trattare con il fatto che un'espressione genica si manifesta. Questo fatto è l'argomento principale di questo articolo.

La teoria di operone

Esso si basa su studi genetici, induzione β-galattosidasi, che hanno partecipato alla scissione idrolitica di lattosio. E 'stata formulata da Jacques Monod e Fransua Zhakobom. Questa teoria spiega il meccanismo di controllo della sintesi delle proteine nei procarioti. svolgere un ruolo importante e trascrizione. La teoria è che i geni sono proteine che sono funzionalmente strettamente correlati ai processi metabolici, sono spesso raggruppati insieme. Essi creano unità strutturali chiamati operoni. La loro importanza è che tutti i geni che ne fanno parte, espressi all'unisono. In altre parole, essi possono essere trascritte, o nessuno di essi può essere "letta". In questi casi, l'operone è attiva o passiva. livello di espressione genica può essere modificato solo se v'è un insieme di singoli elementi.

L'induzione della sintesi proteica

Immaginiamo che abbiamo un cellulare che nella sua crescita come fonte di impiego di carbonio glucosio. Se è cambiato per il disaccaride lattosio, in pochi minuti si può essere sicuri che si è adattato alle condizioni che sono cambiate. Che v'è una spiegazione: la cella può operare entrambe le fonti di crescita, ma uno di loro è più adatto. Pertanto, v'è una "vista" ad un composto chimico lavorabile. Ma se si perde e sostituita dalla appare lattosio, l'RNA polimerasi responsabile viene attivato e comincia ad esercitare la sua influenza sulla produzione della proteina desiderata. E 'più una teoria, ma ora parliamo di come si verifica l'espressione genica vero e proprio. Questo è molto eccitante.

L'organizzazione della cromatina

Materiale di questo paragrafo è un modello di cellule differenziate di un organismo multicellulare. I nuclei cromatina impilati in modo che solo una piccola trascrizione del genoma è disponibile (circa 1%). Ma nonostante questo, grazie alla cellula la diversità e la complessità dei processi che avvengono in esse possiamo influenzare. Al momento, per la persona che è a disposizione di un tale impatto sull'organizzazione della cromatina:

  1. Cambiando il numero di geni strutturali.
  2. In modo efficiente trascrivere le diverse parti del codice.
  3. Ricostruire i geni nei cromosomi.
  4. Apportare modifiche e catene polipeptidiche sintetizzate.

Tuttavia, efficace espressione del gene bersaglio è ottenuta attraverso la tecnologia rigorosa aderenza. Non importa quale sia il lavoro è stato fatto, anche se l'esperimento va avanti un po 'di virus. La cosa principale – è quello di attenersi al piano elaborato con l'intervento.

Modifica del numero di geni

Come può essere attuata? Immaginiamo che ci interessa l'effetto sull'espressione genica. Come un prototipo abbiamo preso eucariote materiale. Ha elevata plasticità, si può quindi apportare le seguenti modifiche:

  1. Per aumentare il numero di geni. E 'utilizzato in casi in cui è necessario che il corpo ha aumentato la sintesi di un prodotto specifico. In tale condizione sono amplificati molti elementi utili del genoma umano (ad esempio, rRNA, tRNA, istoni, e così via). Tali siti possono avere tandem all'interno dei cromosomi, e anche andare al di là di loro per un importo di 100 mila a 1 milione di coppie di basi. Diamo un'occhiata a un'applicazione pratica. Interesse per noi è il gene metallotioneina. Il suo prodotto proteico può legare i metalli pesanti come zinco, cadmio, mercurio e rame e, rispettivamente, per proteggere il corpo da avvelenamento loro. La sua attivazione può essere utile per le persone che lavorano in condizioni di non sicurezza. Se una persona c'è un aumento della concentrazione di metalli pesanti precedentemente menzionato, il gene attivazione avviene lentamente automaticamente.
  2. Ridurre il numero di geni. Raramente è metodo di regolazione utilizzata. Ma anche qui ci sono esempi. Uno dei più famosi – è il globuli rossi. Quando maturano, il nucleo collassa e il vettore perde il suo genoma. Tale processo di maturazione e linfociti testati e plasmacellule, diversi cloni che sono stati sintetizzati secreta forme di immunoglobuline.

riarrangiamento del gene

Altrettanto importante è la possibilità di spostare e combinando il materiale con il quale è in grado di trascrizione e replicazione. Questo processo è chiamato ricombinazione genetica. Con quali meccanismi è possibile? Prendiamo in considerazione la risposta a questa domanda sull'esempio anticorpo. Essi sono creati dai linfociti B, che appartengono a una sorta di un clone specifico. E in caso di contatto con il corpo di antigene a cui l'anticorpo è complementare con il sito attivo di attacco avviene con successiva proliferazione delle cellule. Perché è che il corpo umano ha la capacità di creare una varietà di proteine? Ciò è reso possibile dalla ricombinazione e mutazioni somatiche. Ma potrebbe essere il risultato di cambiamenti artificiali nella struttura del DNA.

cambiamento RNA

Gene Expression – è il processo mediante il quale svolge un significativo ruolo di acido ribonucleico. Se consideriamo l'mRNA è necessario notare che dopo che la struttura primaria di trascrizione può variare. La sequenza di nucleotidi dei geni della stessa. Ma in tessuti differenti mRNA può apparire sostituzioni, inserzioni, o semplicemente perdita si verificherà coppie. Come esempio dalla natura può portare apoproteina B, generato nelle cellule dell'intestino tenue e nel fegato. Quello che sta modificando la differenza? La versione prodotta dall'intestino, ha 2152 aminoacidi. Considerando che il contenuto di fegato versione vanta 4563 i saldi! E nonostante questa differenza, abbiamo esattamente apoprotein B.

Le variazioni di stabilità dell'mRNA

Siamo quasi giunti alla conclusione che era possibile fare di proteine e polipeptidi. Ma diciamocelo ancora guardare la stabilità mRNA come può essere risolto. Per fare questo, inizialmente deve lasciare il nucleo e uscire dal citoplasma. Questo si realizza attraverso i pori esistenti. Un gran numero di mRNA viene scissa dalla nucleasi. Quelli che sfuggire a questo destino, organizzare complessi con le proteine. Vita di mRNA eucariotico varia in un ampio range (fino a diversi giorni). Se stabilizzare mRNA, poi ad un tasso fisso può essere osservato che l'aumento del numero di neoformato prodotto proteico. livello di espressione genica in questo caso non cambia, ma, cosa più importante, il corpo operare con maggiore efficienza. Utilizzando tecniche di biologia molecolare, il prodotto finale può essere codificata, che avrà una durata considerevole. Così, ad esempio, possibile creare un β-globina operare circa dieci ore (questo è molto per esso).

velocità di processo

Che è considerato, in generale, sistema di espressione genica. Ora non resta che integrare le informazioni disponibili, la conoscenza di quanto velocemente i processi, così come le proteine longevi. Diciamo che il controllo dell'espressione genica terrà. Va notato che l'effetto sulla frequenza non è considerato il metodo primario della diversità regolazione e la quantità del prodotto proteico. Anche se il suo cambiamento al fine di raggiungere questo obiettivo è ancora usato. Come esempio la sintesi di una proteina prodotta in reticolociti. differenziazione cellulare ematopoietica del livello privo di nucleo (e quindi il DNA). I livelli di regolazione dell'espressione genica, in generale, sono costruite in funzione su un qualche tipo di possibilità di connessione di influenzare attivamente i processi in corso.

La durata di

Quando una proteina è sintetizzata, il tempo durante il quale vivrà dipende dalla proteasi. Non ci può essere chiamato esattamente possibile, perché in questo caso va da poche ore a un paio di anni. velocità proteolisi varia ampiamente, a seconda di quale cella è. Gli enzimi in grado di catalizzare i processi tendono ad fretta "usati". A causa di questo, sono anche creati dal corpo in grandi quantità. Anche sulla durata delle proteine possono influenzare lo stato fisiologico del corpo. Inoltre, se il prodotto difettoso è stato creato, sarà rapidamente eliminato il sistema di protezione. Quindi, possiamo dire con certezza che l'unica cosa che possiamo dire – questa è la durata standard ottenuta in laboratorio.

conclusione

Questa zona è molto promettente. Ad esempio, l'espressione di geni estranei può aiutare a curare le malattie ereditarie, ed eliminare la mutazione negativa. Nonostante la presenza di una vasta conoscenza in materia, possiamo dire con certezza che l'umanità è ancora solo proprio all'inizio. L'ingegneria genetica solo di recente ha imparato a destinare le parti necessarie di nucleotidi. 20 anni fa ci fu uno dei più grandi eventi di questa scienza – è stato creato la pecora Dolly. Ora, la ricerca viene condotta su embrioni umani. Possiamo dire con certezza che siamo sulla soglia del futuro, dove non ci sono malattie e disagio fisiologico. Ma prima ci troviamo lì, si deve essere molto buona per lavorare per il bene della prosperità.