Éksprési gén - naon anu? harti nu

Naon ekspresi gen? Naon peran na? Kumaha carana sangkan mékanisme éksprési gén? Naon anu prospek eta muka sateuacan urang? Kumaha angger éksprési gén dina eukariot jeung prokariot? Di dieu nyaeta daptar pondok tina patarosan anu bakal kajawab dina artikel ieu.

inpo umum

Gene Babasan - teh mindahkeun ngaran prosés informasi genetik tina DNA via RNA jeung protéin sarta polipéptida. Hayu urang ngadamel pamahaman digression leutik. Naon gén? Ieu linier polimér DNA nu disambungkeun ku ranté panjang. Pamakéan nandakeun protéinna maranéhna ngabentuk chromatin kromosom. Lamun urang ngobrol ngeunaan jalma, mangka urang mibanda opat puluh-genep. Éta nu lokasina ngeunaan 50 000-10 000 gén jeung 3.1 miliar pasang basa. Kumaha anu dipandu dieu? Panjang bagian nu gawé keur rengse, dituduhkeun dina rébuan sarta jutaan nukléotida. Hiji kromosom ngandung ngeunaan 2000-5000 gén. Dina istilah rada béda - ngeunaan 130 juta pasang basa. Tapi ieu téh ngan estimasi kasar pisan, nu leuwih atawa kurang bener keur urutan badag. Mun anjeun damel leuwih jarak pondok, rasio bakal dilanggar. Ogé di lantai kieu bisa mangaruhan awak, dina nu karya dilumangsungkeun bahan.

ngeunaan gén

Aranjeunna boga panjang paling variatif. Di dieu, contona, globin - nyaeta 1500 nukléotida. A dystrophin - pikeun saloba 2 juta! elemen pangaturan cis maranéhna bisa jadi dihapus tina gén pikeun jarak considerable. Ku kituna, dina globin aranjeunna dina jarak 50 jeung 30 nukléotida dina tysyach 5'- na 3'-arah visinil. Ayana hiji organisasi sapertos nyata complicates harti urang teh wates antara aranjeunna. Ogé, gén ngandung jumlah signifikan vysokopovtoryayuschihsya urutan tanggung jawab hanca nu kami geus henteu acan dipikaharti.

Ngartos struktur maranéhna salah tiasa ngabayangkeun yén 46 kromosom anu jilid misah, nu informasi disimpen. Éta téh digolongkeun kana 23 pasang. Salah sahiji dua elemen anu diwariskeun ti indung. "Téks," nu aya dina "jilid" sababaraha kali "ulang baca" rébuan generasi, nu brings dina loba kasalahan sarta parobahan (disebut mutations). Jeung nu sagala diwariskeun ku turunan. Ayeuna aya cukup informasi teoritis dimimitian nungkulan kanyataan yén ekspresi gen manifests. Kanyataan ieu topik utama artikel ieu.

Téori operon

Hal ieu dumasar kana ngulik genetik, β-galaktosidase induksi, anu milu dina meulah hidrolitik of laktosa. Ieu dirumuskeun ku Jacques Monod na Fransua Zhakobom. Téori ieu ngécéskeun naon mékanisme pikeun ngadalikeun sintésis protéin dina prokariota. Ogé maénkeun peran penting sarta transkripsi. teori nyaeta yén gén anu protéin nu functionally raket patalina prosés métabolik, nu mindeng digolongkeun babarengan. Aranjeunna nyieun unit struktural disebut operons. pentingna nyéta nu sagala gén anu bagian tina éta, ditembongkeun dina unison. Dina basa sejen, aranjeunna bisa ditranskripsi, atawa euweuh aranjeunna tiasa "maca". Dina kasus kawas, operon nu aktip atawa pasif. Tingkat éksprési gén bisa dirobah ngan lamun aya sakumpulan elemen individu.

Induksi ti sintésis protéin

Hayu urang ngabayangkeun yen urang boga sél nu di pertumbuhanana salaku sumber pamakéan karbon glukosa. Lamun dirobah pikeun laktosa disaccharide, dina sababaraha menit Anjeun tiasa aman nu geus diadaptasikan ka dina kaayaan anu robah. Yén aya penjelasan: sél bisa beroperasi duanana sumber tumuwuhna, tapi salah sahijina nyaeta leuwih merenah. Ku alatan éta, aya hiji "tetempoan" ka fabricable sanyawa kimia. Tapi lamun leungit na diganti ku mucunghul laktosa, anu RNA polimérase jawab diaktipkeun tur dimimitian pikeun exert pangaruhna dina produksi protéin nu dipikahoyong. Ieu leuwih teori, tapi ayeuna hayu urang ngobrol ngeunaan kumaha ekspresi gen sabenerna lumangsung. Ieu pisan seru.

Organisasi chromatin

Bahan ieu ayat nyaeta model sél differentiated of a organisme multisélular. Inti chromatin tumpuk sahingga ngan hiji transkripsi leutik génom nu geus disadiakeun (kira 1%). Tapi spite ieu, hatur nuhun kana sél diversity na pajeulitna prosés nyokot tempat di éta bisa pangaruh maranehna. Di momen, keur jalma nu éta sadia ka dampak misalna hiji dina organisasi chromatin:

1. Ngarobah lobana gén struktural.
2. Epektip nranskripsikeun bagian béda kode teh.
3. Nyieun gén dina kromosom.
4. Jieun modifikasi sarta ranté polipéptida disintésis.

Sanajan kitu, ekspresi efisien dina gén target kahontal ngaliwatan téhnologi adherence ketat. Euweuh urusan naon gawé keur rengse, malah lamun percobaan mana dina virus saeutik. Hal utama - nyaeta mun lengket rencana digambar up ku intervénsi nu.

Ngarobah lobana gén

Kumaha tiasa ieu dilaksanakeun? Hayu urang ngabayangkeun yen kami kabetot dina pangaruh dina ekspresi gén. Salaku prototipe hiji urang nyeepkeun eukaryote bahan. Anjeunna geus plasticity tinggi, urang tiasa kituna jieun perobahan handap:

1. Pikeun nambahan jumlah gén. Hal ieu dipaké dina kasus dimana éta diperlukeun awak geus ngaronjat sintésis hiji produk husus. Dina kaayaan kitu téh amplified loba elemen mangpaat tina génom manusa (e.g., rRNA, tRNA, histones, jeung saterusna). situs misalna tiasa gaduh tandem dina kromosom, komo balik saluareun aranjeunna dina jumlah 100 rébu nepi ka 1 juta pasang basa. Hayu urang nempo hiji aplikasi praktis. Dipikaresep ku urang teh gén metallothionein. produk protéinna na tiasa meungkeut logam beurat kawas séng, cadmium, raksa tur tambaga jeung masing-masing ngajaga awak tina racunan aranjeunna. aktivasina na tiasa mangpaat pikeun jalma anu dianggo dina kondisi unsafe. Lamun hiji jalma aya anu hiji konsentrasi ngaronjat tina logam beurat disebutkeun saméméhna, anu aktivasina gén lumangsung lalaunan otomatis.
2. Ngurangan jumlah gén. Hal ieu jarang dipaké metoda régulasi. Tapi di dieu teuing aya conto. Salah sahiji nu kawentar - éta sél getih beureum. Nalika aranjeunna tempo, inti collapses na pamawa nu leungiteun génom na. Misalna prosés maturation sarta limfosit dites jeung sél plasma, rupa clones nya éta disintésis disékrésikeun bentuk immunoglobulins.

nyusun ulang gén

Ogé penting nyaéta kamungkinan pindah sarta ngagabungkeun antara bahan jeung nu éta sanggup transkripsi sarta ulangan. Proses ieu disebut ngaranggitkeun rékombinasi genetik. Ku naon mékanisme kasebut nyaéta dimungkinkeun? Hayu urang nganggap jawaban pikeun patarosan ieu dina conto antibodi. Éta téh dijieun ku-limfosit B, nu milik sababaraha jenis a clone husus. Jeung bisi tina kontak jeung awak antigen ka mana antibodi éta téh lawanna jeung loka aktif tina kantétan kajadian kalawan proliferasi saterusna sél. Naha éta yén awak manusa boga kamampuh pikeun nyieun rupa-rupa protéin? Ieu dimungkinkeun ku rékombinasi jeung mutations somatic. Tapi bisa jadi hasil tina parobahan jieunan manusa dina struktur DNA.

robah RNA

Gene Babasan - nyaéta prosés ku nu muterkeun hiji asam ribonukléat peran signifikan. Lamun urang nganggap nu mRNA perlu dicatet yén sanggeus struktur transkripsi primér bisa rupa-rupa. Sekuen nukléotida dina gén nu sarua. Tapi jaringan béda mRNA mungkin muncul panggantian, insertions, atawa ngan saukur leungitna baris lumangsung pasangan. Salaku conto ti alam bisa ngakibatkeun apoprotein B, dihasilkeun dina sél peujit leutik jeung ati. Naon anu ngédit bédana a? Versi dihasilkeun ku peujit, boga 2152 asam amino. Padahal eusi haté Vérsi boasts 4563 balances! Sarta di spite bédana ieu, urang kudu persis apoprotein B.

Parobahan stabilitas mRNA

Kami geus ampir datangna kana kacindekan yén ieu mungkin mun di protéin jeung polipéptida. Tapi hayu urang nyanghareupan eta acan kasampak di stabilitas mRNA kumaha bisa dibenerkeun. Jang ngalampahkeun ieu, mimitina kudu ninggalkeun inti tur kaluar tina sitoplasma. Ieu dilakonan ngaliwatan liang aya. A angka nu gede ngarupakeun mRNA dibeulah ku nucleases. Jalma nu luput nasib ieu, ngatur kompléx protéin. Hirupna mRNA eukariot variasina leuwih rupa-rupa (nepi ka sababaraha poé). Mun nyaimbangkeun mRNA, teras dina laju dibereskeun bisa dititénan yén jumlah ngaronjat tina karek dibentuk produk protéinna. gén tingkat éksprési dina hal ieu henteu robah, tapi, leuwih importantly, awakna bakal beroperasi kalawan efisiensi leuwih gede. Ngagunakeun téhnik biologi molekular, produk ahir bisa disandi, nu kudu hirupna signifikan. Ku kituna, contona, mungkin nyieun β-globin fungsi ngeunaan sapuluh jam (ieu pisan pikeun eta).

speed prosés

Anu dianggap di sistem éksprési gén umum. Ayeuna eta tetep ukur keur suplement informasi disadiakeun, pangaweruh kumaha gancang prosés, kitu ogé protéin lila-cicing. Hayu urang nyebutkeun yén kadali éksprési gén baris tahan. Ieu kudu dicatet yén pangaruh dina laju henteu dianggap metoda utama diversity régulasi sarta kuantitas produk protéinna. Sanajan robah na guna ngahontal éta tujuan ieu masih dipaké. Salaku conto sintésis hiji produk protéinna di reticulocytes. diferensiasi sél Hematopoietic on tingkat nu dicabut tina inti (jeung ku kituna DNA). Tingkat pangaturan éksprési gén sacara umum anu diwangun gumantung sababaraha jenis kemungkinan sambungan kana aktip pangaruh prosés lumangsung.

Lilana

Nalika protéin ieu disintésis, waktos salami anjeunna bakal hirup gumantung kana Protéase nu. Aya teu bisa disebut persis sakumaha mungkin, lantaran dina hal ieu Bulan ti sababaraha jam nepi ka sababaraha taun. speed proteolysis variasina lega, gumantung kana naon sél éta. Énzim nu bisa ngatalisan prosés condong gancang "dipake". Kusabab ieu, maranéhanana ogé dijieun ku awak dina jumlah badag. Ogé dina hirupna protéin bisa pangaruh kaayaan fisiologis awak. Ogé, lamun produk cacad geus dijieun, éta bakal gancang ngaleungitkeun sistem pelindung. Ku kituna, urang confidently bisa disebutkeun yen hijina hal bisa ngabejaan - ieu nu hirupna baku ditangtukeun di laboratorium.

kacindekan

wewengkon ieu pisan ngajangjikeun. Contona, ekspresi gen asing bisa mantuan cageur panyakit turunan, tur ngaleungitkeun mutasi négatip. Sanajan ayana pangaweruh éksténsif dina subjek, urang confidently bisa disebutkeun yen manusa téh masih wungkul di pisan awal. rékayasa genetik ngan nembe diajar ka allocate bagian perlu nukléotida. 20 taun ka tukang aya salah sahiji acara pangbadagna élmu ieu - dijieun Dolly domba. Ayeuna, ieu panalungtikan keur dipigawé di embryos manusa. Urang bisa nyebutkeun kalawan kayakinan yen kami dina bangbarung di mangsa nu bakal datang, dimana aya euweuh kasakit sarta marabahaya fisiologis. Tapi saméméh urang manggihan Sunan Gunung Djati aya, Anjeun kudu jadi pohara alus pikeun digawe pikeun kapentingan kamakmuran.