Экспрессия генов
Экспрессия генов - это процесс, в ходе которого наследственная информация в гене, последовательность пар оснований ДНК, превращается в функциональный продукт гена, такой как белок или РНК. Основная идея заключается в том, что ДНК транскрибируется в РНК, которая затем преобразуется в белки. Белки образуют многие структуры и все ферменты в клетке или организме.
Несколько этапов процесса экспрессии генов можно модулировать (настраивать). Это включает как транскрипцию и DeepL трансляцию, так и конечное свернутое состояние белка. Регуляция генов включает и выключает гены и таким образом контролирует дифференциацию клеток и морфогенез. Регуляция генов также может служить основой для эволюционных изменений: контроль времени, места и количества экспрессии генов может оказывать глубокое влияние на развитие организма.
Экспрессия гена может сильно различаться в разных тканях. Это называется плейотропизмом, широко распространенным явлением в генетике.
Диаграмма, показывающая, на каких этапах пути ДНК-мРНК-белок можно контролировать экспрессию
Эпигенетика
В биологии эпигенетика - это изучение наследуемых изменений фенотипа (внешнего вида) или экспрессии генов, вызванных механизмами, отличными от изменений в основной последовательности ДНК.
Эти изменения могут сохраняться в результате деления клеток в течение всей жизни человека, а также могут продолжаться в течение нескольких поколений. Однако при этом не происходит изменения основной последовательности ДНК организма. Вместо этого негенетические факторы заставляют гены организма вести себя (проявлять себя) по-другому.
Лучшим примером эпигенетических изменений в биологии эукариот является процесс клеточной дифференциации. В процессе морфогенеза тотипотентные стволовые клетки превращаются в различные клеточные линии эмбриона, которые, в свою очередь, становятся полностью дифференцированными клетками. Другими словами, одна клетка оплодотворенной яйцеклетки - зигота - делится и развивается. Дочерние клетки превращаются во множество типов клеток зрелого эмбриона. К ним относятся нейроны, мышечные клетки, эпителий, кровеносные сосуды и так далее. Это происходит путем активации одних генов и подавления других.
Эпигенетические изменения носят долгосрочный характер и обычно переживают процесс деления клетки (митоз). Изменения происходят в хроматине, который представляет собой комбинацию ДНК и окружающих ее белков гистонов в хромосоме. Детали того, как это происходит, все еще выясняются, но можно с уверенностью сказать, что ключевым моментом является обертывание ДНК и гистона.
Регуляция генов
Повышение и понижение регуляции
Повышающая регуляция увеличивает экспрессию одного или нескольких генов и, как следствие, белка (белков), кодируемых этими генами. Даун-регуляция - это процесс, приводящий к снижению экспрессии генов и белков.
Индукция против репрессии
Регуляцию генов можно кратко описать следующим образом:
- Индуцибельные системы: индуцибельная система выключена, если нет присутствия некоторой молекулы (называемой индуктором), которая позволяет экспрессию гена.
- Репрессируемые системы: репрессируемая система включена только в присутствии некоторой молекулы (называемой корепрессором), которая подавляет активность гена. Считается, что эта молекула подавляет экспрессию.
Регуляторные РНК
Существует ряд РНК, которые регулируют гены, то есть регулируют скорость транскрипции или трансляции генов. Ниже приведены два важных примера
миРНК
Микро РНК (миРНК) действуют, присоединяясь к ферменту и блокируя мРНК (мессенджер РНК) или ускоряя ее разрушение. Это называется РНК-интерференцией.
siRNA
Малые интерферирующие РНК (иногда их называют РНК-глушителями) вмешиваются в экспрессию определенного гена. Они представляют собой довольно маленькие (20/25 нуклеотидов) двухцепочечные молекулы. Их открытие вызвало всплеск биомедицинских исследований и разработки лекарств.
Структура эукариотического белок-кодирующего гена.
Похожие страницы
Вопросы и ответы
В: Что такое экспрессия генов?
О: Экспрессия генов - это процесс, в ходе которого наследственная информация в гене превращается в функциональный продукт, такой как белок или РНК.
В: Как достигается экспрессия генов?
О: Экспрессия генов происходит в процессе транскрипции ДНК в РНК, которая затем преобразуется в белки.
В: Что делают белки в клетке или организме?
О: Из белков состоят многие структуры и все ферменты в клетке или организме.
В: Что такое регуляция генов?
О: Регуляция генов - это процесс, в ходе которого гены выключаются и включаются, что контролирует дифференциацию и морфогенез клеток.
В: Как регуляция генов может служить основой для эволюционных изменений?
О: Регуляция генов может служить основой для эволюционных изменений, контролируя время, место и количество экспрессии генов, тем самым оказывая глубокое влияние на развитие организма.
В: Что такое плейотропизм?
О: Плейотропизм - это явление в генетике, когда экспрессия гена может сильно отличаться в разных тканях.
В: Какие этапы экспрессии генов можно модулировать?
О: Во время экспрессии генов можно модулировать как стадии транскрипции и трансляции, так и конечное свернутое состояние белка.
