Expresia genelor

Expresia genei  este un proces în timpul căruia informațiile ereditare dintr-o genă ( secvența de nucleotide ADN ) sunt convertite într-un produs funcțional - ARN sau proteină . Unele etape ale expresiei genelor pot fi reglate: acestea sunt transcripția , translația , ARN-ul splicing și stadiul modificărilor post-translaționale ale proteinelor . Procesul de activare a expresiei genelor prin ARN dublu catenar scurt se numește activare ARN .

Reglarea expresiei genelor permite celulelor să-și controleze propria structură și funcție și este baza diferențierii , morfogenezei și adaptării celulare. Expresia genelor este un substrat pentru schimbarea evolutivă, deoarece controlul asupra momentului , locației și cantității de expresie a unei gene poate avea un impact asupra funcției altor gene în întregul organism.

Transcriere și traducere

La procariote și eucariote , genele sunt secvențe de nucleotide ADN. Transcripția are loc pe matrița ADN  - sinteza ARN complementar . În plus, translația are loc pe matricea ARNm  - proteinele sunt sintetizate. Există gene care codifică ARN non-mesager (de exemplu , ARNr , ARNt , ARN mic ) care sunt exprimate ( transcrise ) dar nu sunt traduse în proteine.

Reglementare post-transcripțională

MicroARN -urile sunt secvențe de ARN monocatenar  scurte (18-25 nucleotide ) care provoacă suprimarea expresiei genelor. MicroARN -urile se leagă de ARN-ul mesager țintă,  conform principiului complementarității . Aceasta determină suprimarea sintezei proteinelor sau degradarea ARN-ului mesager .

MicroARN -urile pot avea o specificitate mai mare sau mai mică datorită unei proporții mai mari sau mai mici de baze azotate complementare țintei lor. Specificitatea scăzută permite unui singur microARN să reprime expresia a sute de gene diferite . [unu]

Determinarea expresiei genelor

Principalele metode de determinare a expresiei genelor în prezent sunt secvențierea ARN-ului care conține o coadă poli-A ( ARNm ), precum și utilizarea micromatricelor ADN de expresie . Secvențierea ARN devine din ce în ce mai comună datorită îmbunătățirilor aduse tehnicilor de secvențiere de generație următoare . Secvențierea ARN nu numai că face posibilă determinarea nivelului de expresie al fiecărei gene care codifică proteina din genom, ci și distingerea între variantele de ARNm rezultate din splicing alternativ .

Expresia complexă a genelor

Un exemplu de expresie genică complexă în ontogenie este controlul genic al sintezei hemoglobinei la om. Molecula de hemoglobină este formată din 4 părți: două lanțuri alfa identice și două lanțuri beta identice. Hemoglobina unui adult normal (Hb A ) este diferită de hemoglobina unui embrion uman (hemoglobina embrionară, Hb F ). Diferențele dintre ele se referă la lanțul beta. În hemoglobina fetală, aceasta este înlocuită cu un lanț gamma polipeptidic. În cele din urmă, în sângele adulților, există o cantitate mică de Hb A2 , în care lanțul beta este înlocuit cu un lanț sigma. Toate cele 3 tipuri de hemoglobine umane normale (Hb A Hb A2 Hb F ) sunt controlate de loci separati. Locul α A determină formarea lanțurilor alfa. Este eficient pe tot parcursul vieții, oferind prezența lanțurilor alfa în toate aceste hemoglobine. [2]

Expresia monoalelica a genelor

Expresia monoalelica la eucariote este caracterizata prin:

• pentru genele cromozomului X din celulele feminine datorită unui mecanism de compensare a dozării ;
• pentru gene imprimate ;
• În prezent, se știe că aproximativ 5-10% din genele eucariote sunt exprimate în celule monoalelic; printre aceste gene se observă mai des genele care codifică proteinele celulelor de suprafață și, în special, genele care codifică imunoglobulinele, celulele T și receptorii olfactivi . . Acest fenomen este numit și excludere alelică . Alegerea alelei care urmează să fie exprimată are loc devreme în dezvoltare, iar această alegere se face întâmplător, ca urmare, aproximativ jumătate din celulele corpului exprimă alela paternă, iar cealaltă jumătate din celule exprimă alela maternă. Uneori se observă expresia monoalelică specifică țesutului a unei gene; în alte țesuturi, o astfel de genă poate fi exprimată bialelic. Expresia monoalelică aleatorie a genelor autozomale nu include cazurile în care diferite alele ale unei gene sunt exprimate la niveluri diferite datorită polimorfismului în secvențele cis-reglatoare ale genei [3] .

Vezi și

• secvențierea ARN
• Represor

Note

1. ↑ Klipp, E.; Liebermeister, W.; Wierling, C.; Kowald, A.; & Lehrach, H. (2009). Systems Biology , 235-245. Republica Federală Germania: Wiley Blackwell, ISBN 978-3-527-31874-2
2. ↑ O.-Ya.L. Bekish. Biologie medicală. - Minsk: Urajay, 2000. - S. 110-111. — 518 p.
3. ↑ Șah A. Mecanisme și consecințe ale exprimării monoalelice aleatoare pe scară largă   // Nat . Rev. Genet.  : jurnal. - 2012. - iunie ( vol. 13 , nr. 6 ). - P. 421-428 . — PMID 22585065 .

Literatură

• Mertvetsov N. P. Reglarea hormonală a expresiei genelor / Ed. ed. V. I. Kulinsky ; Academia de Științe a URSS, Filiala Siberiană, Institutul de Citologie și Genetică . — M .: Nauka , 1986. — 208 p.
• Georgiev G.P. Genele organismelor superioare și expresia lor / Academia de Științe a URSS. — M .: Nauka , 1989. — 256 p. - (Lecturi academice). - 18.000 de exemplare.  — ISBN 5-02-003968-3 .
• Hawkins J. Structura și expresia genelor / John Hawkins; Pe. din engleza. S. B. Serebryany; Ed. V. K. Kibirev. - Kiev: Naukova Dumka , 1991. - 168 p. - 1000 de exemplare.  — ISBN 5-12-001816-5 .
• Patrushev L. I. Exprimarea genelor / Institutul de Chimie Bioorganică. M. M. Shemyakin și Yu. A. Ovchinnikov RAS . — M .: Nauka , 2000. — 528 p. — ISBN 5-02-001890-2 .
• Bekish O.-Ya. L. Biologie medicală. - Minsk: Urajay, 2000. - 518 p.