A expresión do xene - o que é iso? a definición

Que é a expresión de xenes? Cal é o seu papel? Como funciona o mecanismo da expresión do xene? Cales son as perspectivas que abre ante nós? Como é a regulación da expresión xénica en Eucariontes e procariotos? Aquí está unha pequena lista de preguntas que serán abordados neste artigo.

información xeral

Expresión xenética - é o nome do proceso de transferencia de información xenética dende ADN por medio de ARN para proteínas e polipéptidos. Imos facer unha pequena comprensión xira. Cales son os xenes? Este polímero lineal de ADN que están ligados por unha cadea longa. Uso da proteína forman cromosoma cromatina. Se falamos dunha persoa, entón temos corenta e seis. Están situados preto de 50 000-10 000 xenes e 3,1 millóns de pares de bases. Como son guiados aquí? A lonxitude das seccións para que o traballo está a ser feito, indícase na casa dos miles e millóns de nucleótidos. Un cromosoma contén preto de 2000-5000 xenes. En pouco diferentes termos - preto de 130 millóns de pares de bases. Pero esta é só unha estimación moi groseira, que é máis ou menos certo para grandes secuencias. Se traballa en distancias curtas, a relación será violada. Tamén neste chan pode afectar o corpo, en que o traballo se realiza material.

sobre xenes

Teñen a lonxitude máis variada. Aquí, por exemplo, globina - é de 1500 nucleótidos. A distrofina - para tanto como 2 millóns! Os seus elementos reguladores CIS pode ser eliminado a partir do xene para unha distancia considerable. Así, en globina que están a unha distancia de 50 e 30 nucleótidos de tysyach 5 'e 3'-sentido, respectivamente. A presenza dunha organización como complica significativamente a nosa definición dos límites entre eles. Ademais, os xenes que conteñen unha cantidade significativa de secuencias vysokopovtoryayuschihsya responsabilidades funcionais que aínda non comprendidas.

Para entender a súa estrutura pódese imaxinar que 46 cromosomas son volumes separados, en que a información é almacenada. Están agrupados en 23 pares. Un dos dous elementos é herdado dun proxenitor. "Texto", que está en "volumes" repetidamente "reler" miles de xeracións, o que trae unha chea de erros e modificacións (chamados mutacións). E todos eles son herdados polos descendentes. Agora hai información teóricas suficiente para comezar a xestionar o feito de que a expresión do xene se manifesta. Este feito é o tema principal deste artigo.

A teoría da Oper

Baséase en estudos xenéticos, indución β-galactosidase, que participaron na Eumetazoa hidrolica da lactosa. Foi formulado por Fransua Zhakobom Jacques Monod e. Esta teoría explica o mecanismo para controlar a síntese de proteínas en procariotas. Tamén desempeñar un papel importante e transcrición. A teoría é que os xenes que son proteínas que son funcionalmente estreitamente relacionados con procesos metabólicos, son moitas veces agrupados conxuntamente. Crean unidades estruturais chamado operons. A súa importancia é que todos os xenes que forman parte do mesmo, expresados en uníssono. Noutras palabras, poden ser transcritos, ou ningún deles pode ser "lida". Nestes casos, o operão é activa ou pasiva. Nel de Express do xene pode ser modificada só se hai un conxunto de elementos individuais.

A indución da síntese de proteínas

Imos imaxinar que temos unha célula que no seu crecemento como unha fonte de glicosa uso do carbono. Se cambia a dissacarídeo lactosa, en poucos minutos pode estar seguro que se adaptou ás condicións que cambiaron. Que hai unha explicación: a célula pode operar ambas fontes de crecemento, pero un deles é máis axeitado. Polo tanto, hai unha "visión" a un fabricable composto químico. Pero se o perde e substituída pola lactosa é exhibida, a polimerase de ARN é responsable activado e comezar a exercer a súa influencia sobre a produción de proteínas que desexe. É unha teoría, pero agora imos falar sobre como se produce a expresión do xene real. Isto é moi emocionante.

A organización da cromatina

Material deste punto é un modelo de células diferenciadas dun organismo multicelular. Os núcleos cromatina amoreadas de xeito que só unha pequena transcrición do xenoma está dispoñible (aproximadamente 1%). Pero, a pesar diso, grazas á célula diversidade e complexidade dos procesos que teñen lugar nelas podemos influír neles. Polo momento, a persoa que está dispoñible a un tal impacto na organización da cromatina:

1. Cambiando o número de xenes estruturais.
2. Eficientemente transcribir as diferentes partes do código.
3. Reconstruír os xenes nos cromosomas.
4. Facer modificacións e cadeas polipeptídicas sintetizadas.

Con todo, a expresión eficiente do xene obxectivo é conseguir a través da tecnoloxía da adherencia estrita. Non importa o que o traballo está a ser feito, aínda que a experiencia correr un pouco virus. A principal cousa - é para manter o plan elaborado pola intervención.

Cambiando o número de xenes

Como isto pode ser aplicado? Imos imaxinar que estamos interesados no efecto sobre a expresión gênica. Como un prototipo que levou eucariota material. Ten alta plasticidade, podemos, polo tanto, facer os seguintes cambios:

1. Para aumentar o número de xenes. El é usado en casos en que é necesario que o corpo aumentou a síntese dun produto específico. En tal condición son amplificados diversos elementos útiles do xenoma humano (por exemplo, ARNr, ARNt, histonas, etc.). Estes sitios poden ter cadea dentro dos cromosomas, e mesmo ir alén deles, por valor de 100 mil a 1 millón de pares de bases. Imos ollar a unha aplicación práctica. Interese para nós é o xene metalotioneína. O seu produto proteína pode conectar metais pesados como o zinc, cadmio, mercurio e cobre e, respectivamente, para protexer o corpo de envelenamento eles. A súa activación pode ser útil para persoas que traballan en condicións inseguras. Se unha persoa non é un aumento da concentración de metais pesados previamente mencionado, a activación de xenes ocorre lentamente automaticamente.
2. Reducir o número de xenes. É raramente método de regulación utilizado. Pero aquí tamén hai exemplos. Un dos máis famosos - son as células vermellas do sangue. Cando madurecen, o núcleo entra en colapso eo portador perde o seu xenoma. Un tal proceso de maduración e linfocitos probado e células de plasma, varios clons que foron sintetizados segregada formas de Imunoglobulinas.

o rearranjo de xenes

Tamén importante é a posibilidade de se mover e combinando o material co que é capaz de transcrición e de replicación. Este proceso é chamado de recombinación xenética. Por que mecanismos é posible? Imos considerar a resposta a esta pregunta sobre o exemplo de anticorpos. Son creados por linfocitos B, que pertencen a unha especie de clon específico. E en caso de contacto co corpo do antíxeno ao cal o anticorpo é complementaria co lugar activo de conexión ocorre con proliferación posterior das células. Por que o corpo humano ten a capacidade de crear unha variedade de proteínas? Isto é posible por recombinación e mutacións somáticas. Pero podería ser resultado cambios feitos polo home na estrutura de ADN.

ARN cambio

Expresión xenética - é o proceso polo cal ten un ácido ribonucleico papel significativo. Se consideramos o ARNm é necesario ter en conta que, tras a estrutura primaria de transcrición poden variar. A secuencia de nucleótidos nos xenes do mesmo. Pero en diferentes tecidos mRNA pode aparecer substitucións, insercións, ou simplemente perda terá lugar parellas. Como un exemplo, da natureza pode levar a apoproteína B, xerados nas células do intestino delgado e no fígado. O que está a editar a diferencia? A versión producida polo intestino, ten 2152 aminoácidos. Tendo en conta que o contido do fígado versión posúe 4563 saldos! E, a pesar desa diferenza, temos exactamente apoproteína B.

Cambios na estabilidade do mRNA

Temos case chegou á conclusión de que era posíbel facer en proteínas e polipeptídeos. Pero imos afrontalo lo aínda ollar para a estabilidade mRNA como pode ser modificado. Para iso, inicialmente, que deixar o núcleo e saír do citoplasma. Isto é realizado a través dos poros existentes. Un gran número de ARNm é clivada por nucleases. Aqueles que escapar dese destino, organizar complexos con proteínas. Tempo de vida do ARNm eucariota varía ao longo dunha ampla gama (ata varios días). Estabilizarse o ARNm, a continuación, a unha taxa fixa pode ser observado que o aumento do número de produto de proteína recén formado. Nel de Express do xene, neste caso, non se altera, pero, máis importante aínda, o corpo pode operar con maior eficiencia. Utilizando técnicas de bioloxía molecular, o produto final pode ser codificada, que terá un tempo de vida significativo. Así, por exemplo, pode crear unha β-globina en marcha uns 10 horas (isto é moito para el).

velocidade do proceso

Que se considera o sistema de expresión de xene xeral. Agora queda só completar a información dispoñible, o coñecemento de como rápido os procesos, así como proteínas de longa duración. Imos dicir que o control da expresión xénica vai realizar. Nótese que o efecto sobre a taxa non é considerado o principal método de regulación diversidade e cantidade de produto de proteína. A pesar da súa cambio, a fin de lograr ese obxectivo aínda é usado. Como un exemplo, a síntese dun produto de proteína en reticulócitos. a diferenciación de células hematopoiéticas no nivel privados de núcleo (e, polo tanto, o ADN). Os niveis de regulación da expresión de xenes, en xeral, son construídas de acordo con algún tipo de posibilidades de conexión para influír activamente os procesos en curso.

A duración

Cando unha proteína é sintetizada, o tempo durante o cal vai vivir depende da protease. Non pode ser chamado precisamente como sexa posible, porque neste caso varía unhas horas para un par de anos. velocidade de proteólise varía amplamente, dependendo do que móbil é. Encimas que poden catalizar procesos tenden a rapidamente "usadas". Debido a iso, eles tamén son creadas polo corpo en grandes cantidades. Tamén o tempo de vida de proteínas poden influír no estado fisiolóxico do corpo. Ademais, se o produto defectuoso foi creada, será rapidamente eliminado do sistema de protección. Así, podemos dicir con certeza que o único que podo dicir - este é o tempo de vida estándar obtido en laboratorio.

conclusión

Esta área é moi prometedor. Por exemplo, a expresión de xenes estraños pode axudar a curar enfermidades hereditarias, e eliminar mutación negativa. A pesar da presenza de amplo coñecemento sobre o tema, podemos dicir con certeza que a humanidade aínda está só no inicio. A enxeñaría xenética só recentemente aprendeu a reservar as pezas necesarias de nucleótidos. 20 anos, houbo un dos maiores eventos desta ciencia - foi creada a ovella Dolly. Agora, a investigación está a ser realizada con embrións humanos. Podemos dicir con certeza que estamos no limiar do futuro, onde non hai enfermidades e sufrimento fisiolóxico. Pero antes de que nos atopamos alí, ten que ser moi bo para traballar en beneficio da prosperidade.