Genové vyjádření

Genová exprese  je proces, během kterého se dědičná informace z genu ( nukleotidová sekvence DNA ) přemění na funkční produkt - RNA nebo protein . Některá stádia genové exprese mohou být regulována: jsou to transkripce , translace , sestřih RNA a stádium posttranslačních modifikací proteinů . Proces aktivace genové exprese krátkými dvouvláknovými RNA se nazývá aktivace RNA .

Regulace genové exprese umožňuje buňkám řídit jejich vlastní strukturu a funkci a je základem buněčné diferenciace , morfogeneze a adaptace. Genová exprese je substrátem pro evoluční změny, protože kontrola nad načasováním , umístěním a množstvím exprese jednoho genu může mít dopad na funkci jiných genů v celém organismu.

Přepis a překlad

U prokaryot a eukaryot jsou geny sekvence nukleotidů DNA. K transkripci dochází na templátu DNA  – syntéze komplementární RNA. Dále dochází k translaci na matrici mRNA  - jsou syntetizovány proteiny. Existují geny kódující non-messenger RNA (např. rRNA , tRNA , malá RNA ), které jsou exprimovány ( přepisovány ), ale nejsou translatovány do proteinů.

Post-transkripční regulace

MikroRNA  jsou krátké (18-25 nukleotidů ) jednovláknové RNA sekvence , které způsobují potlačení genové exprese. MikroRNA se vážou na svou cílovou - messenger RNA  - podle principu komplementarity . To způsobuje potlačení syntézy proteinů nebo degradaci messenger RNA .

MikroRNA mohou mít větší či menší specificitu díky většímu či menšímu podílu dusíkatých bází komplementárních k jejich cíli. Nízká specificita umožňuje jediné mikroRNA potlačit expresi stovek různých genů . [jeden]

Stanovení genové exprese

Hlavními metodami pro stanovení genové exprese v současnosti jsou sekvenování RNA obsahující poly-A ocas ( mRNA ), stejně jako použití expresních DNA mikročipů . Sekvenování RNA se stává stále běžnějším díky vylepšením technik sekvenování nové generace . Sekvenování RNA umožňuje nejen určit úroveň exprese každého genu kódujícího protein v genomu, ale také rozlišit mezi variantami mRNA vyplývajícími z alternativního sestřihu .

Komplexní genová exprese

Příkladem komplexní genové exprese v ontogenezi je genová kontrola syntézy hemoglobinu u lidí. Molekula hemoglobinu se skládá ze 4 částí: dvou identických alfa řetězců a dvou identických beta řetězců. Hemoglobin normálního dospělého (Hb A ) se liší od hemoglobinu lidského embrya (embryonální hemoglobin, Hb F ). Rozdíly mezi nimi se týkají beta řetězce. Ve fetálním hemoglobinu je nahrazen polypeptidovým gama řetězcem. Konečně v krvi dospělých je malé množství Hb A2 , ve kterém je beta řetězec nahrazen sigma řetězcem. Všechny 3 typy normálních lidských hemoglobinů (Hb A Hb A2 Hb F ) jsou kontrolovány samostatnými lokusy. Lokus α A určuje tvorbu alfa řetězců. Je účinný po celý život a zajišťuje přítomnost alfa řetězců ve všech těchto hemoglobinech. [2]

Monoalelická exprese genů

Monoalelická exprese u eukaryot je charakterizována:

• pro geny X-chromozomu v ženských buňkách díky mechanismu kompenzace dávkování ;
• pro otištěné geny;
• V současné době je známo, že asi 5–10 % eukaryotických genů je v buňkách exprimováno monoalelicky, z těchto genů jsou častěji pozorovány geny kódující proteiny povrchových buněk a zejména geny kódující imunoglobuliny, T-buněčné a čichové receptory. . Tento jev se také nazývá alelické vyloučení . K volbě alely, která se má exprimovat, dochází na počátku vývoje a tato volba je provedena náhodou, v důsledku čehož asi polovina buněk těla exprimuje otcovskou alelu a druhá polovina buněk exprimuje mateřskou alelu. Někdy je pozorována tkáňově specifická monoalelická exprese genu, v jiných tkáních může být takový gen bialelicky exprimován. Náhodná monoalelická exprese autozomálních genů nezahrnuje případy, kdy jsou různé alely genu exprimovány na různých úrovních v důsledku polymorfismu v cis-regulačních sekvencích genu [3] .

Viz také

• RNA sekvenování
• Represor

Poznámky

1. ↑ Klipp, E.; Liebermeister, W.; Wierling, C.; Kowald, A.; & Lehrach, H. (2009). Systems Biology , 235-245. Spolková republika Německo: Wiley Blackwell, ISBN 978-3-527-31874-2
2. ↑ O.-Ya.L. Bekish. Lékařská biologie. - Minsk: Urajay, 2000. - S. 110-111. — 518 str.
3. ↑ Šachy A. Mechanismy a důsledky rozšířeného náhodného monoalelického vyjádření   // Nat . Rev. Genet.  : deník. - 2012. - Červen ( roč. 13 , č. 6 ). - str. 421-428 . — PMID 22585065 .

Literatura

• Mertvetsov N. P. Hormonální regulace genové exprese / Ed. vyd. V. I. Kulínský ; Akademie věd SSSR, Sibiřská pobočka, Ústav cytologie a genetiky . — M .: Nauka , 1986. — 208 s.
• Georgiev G.P. Geny vyšších organismů a jejich exprese / Akademie věd SSSR. — M .: Nauka , 1989. — 256 s. - (Akademická četba). - 18 000 výtisků.  — ISBN 5-02-003968-3 .
• Hawkins J. Gene Structure and Expression / John Hawkins; Za. z angličtiny. S. B. Serebryany; Ed. V. K. Kibirev. - Kyjev: Naukova Dumka , 1991. - 168 s. - 1000 výtisků.  — ISBN 5-12-001816-5 .
• Patrushev L. I. Gene expression / Institute of Bioorganic Chemistry. M. M. Shemyakin a Yu. A. Ovchinnikov RAS . — M .: Nauka , 2000. — 528 s. — ISBN 5-02-001890-2 .
• Bekish O.-Ya. L. Lékařská biologie. - Minsk: Urajay, 2000. - 518 s.