Geenien ilmentyminen - mikä se on? määritelmä

Mikä on osoitus geenit? Mikä on sen rooli? Miten mekanismi geenien ilmentymisen? Mitkä ovat uudet näkymät ennen meitä? Miten on geenin ilmentymisen säätelyyn eukaryooteissa ja prokaryooteissa? Tässä on lyhyt lista kysymyksiä, joita käsitellään tässä artikkelissa.

yleistietoa

Geeni Expression - on prosessin nimi sesta geneettisen informaation siirrosta DNA kautta RNA: ta proteiineja ja polypeptidejä. Tehdään pieni harhauduttua ymmärrystä. Mitä geenit? Tämä lineaarinen DNA-polymeerejä, jotka on yhdistetty pitkä ketju. Proteiinin käytön ne muodostavat kromatiinin kromosomi. Jos puhumme henkilö, niin meillä on neljäkymmentäkuusi. Ne sijaitsevat noin 50 000-10 000 geeniä ja 3,1 miljardia emäsparia. Miten ohjataan täällä? Pituus osien johon työtä tehdään, on ilmoitettu tuhansien ja miljoonien nukleotidin. Yksi kromosomi sisältää noin 2000-5000 geenejä. Hieman eri termejä - noin 130000000 emäsparia. Mutta tämä on vain hyvin karkea arvio, joka on enemmän tai vähemmän paikkansa suurten sekvenssit. Jos työskentelet lyhyillä matkoilla, suhde on rikottu. Myös tässä kerroksessa voi vaikuttaa elimistöön, johon työtä tehdään materiaalia.

geeneistä

Ne ovat kaikkein monipuolinen pituutta. Tässä esimerkiksi, globiini - 1500 nukleotidia. Dystrofiiniproteiinia - peräti 2 miljoonaa! Niiden cis-säätelyelementtejä voidaan poistaa geenin huomattavan matkan. Siten globiini ne ovat etäisyydellä 50 ja 30 nukleotidin tysyach 5'- ja 3'-suuntaan, vastaavasti. Läsnäolo tällaisen organisaation merkittävästi vaikeuttaa määrittelemme niiden väliset rajat. Myös geenit, jotka sisältävät merkittävän määrän vysokopovtoryayuschihsya sekvenssejä, funktionaalisia tehtäviä, joita emme ole vielä ymmärretty.

Ymmärtää niiden rakennetta voi kuvitella, että 46 kromosomia ovat eri osaa, johon tiedot tallennetaan. Ne on ryhmitelty 23 paria. Yksi kahdesta elementistä periytyy vanhempi. "Teksti", joka on "volyymit" toistuvasti "uudelleen lukea" tuhansia sukupolvia, joka tuo paljon virheitä ja muutokset (kutsutaan mutaatiot). Ja ne ovat kaikki periytyvät jälkeläisille. Nyt on riittävästi teoreettista tietoa alkaa käsitellä sitä, että geenien ilmentymistä ilmenee. Tämä seikka on tärkein aihe tämän artikkelin.

Teoria operonin

Se perustuu geneettisiin tutkimuksiin, β-galaktosidaasi induktio, joka osallistui hydrolyyttistä pilkkoutumista laktoosia. Se on muotoiltu Jacques Monod ja Fransua Zhakobom. Tämä teoria selittää mekanismin ohjaamiseksi proteiinien synteesiin prokaryooteissa. Myös tärkeä rooli ja transkriptio. Teoria on se, että geenit ovat proteiineja, jotka ovat funktionaalisesti läheisesti liittyvät aineenvaihduntaan, usein yhdessä. Ne luovat rakenteellisia yksiköitä kutsutaan operonien. Niiden merkitys on, että kaikki geenit, jotka ovat osa sitä, ilmaisi ääneen. Toisin sanoen, ne voidaan kopioidaan eli mikään niistä ei voi olla "lukea". Tällaisissa tapauksissa operoni on aktiivinen tai passiivinen. geeniekspression taso voidaan muuttaa vain, jos on olemassa joukko yksittäisiä osia.

Proteiinisynteesin induktiota

Kuvitellaan, että meillä on solu, joka sen kasvun lähteenä hiilen käyttö glukoosia. Jos se on muuttunut disakkaridi laktoosia, muutamassa minuutissa voit olla turvallinen, että se on sopeutuneita jotka ovat muuttuneet. Että on selitys: solu voi käyttää molempia kasvun lähteitä, mutta yksi niistä on sopivampi. Näin ollen, on olemassa "näky" on kemiallinen yhdiste valmistettavissa. Mutta jos se katoaa ja korvataan näkyy laktoosi, vastuullinen RNA-polymeraasi aktivoituu ja alkaa käyttämään vaikutusvaltaansa tuotannon halutun proteiinin. Se on enemmän teoria, mutta nyt puhutaanpa miten todellinen geenien ilmentyminen tapahtuu. Tämä on erittäin jännittävä.

Järjestäminen chromatin

Materiaali tämän kohdan on malli erilaistuneita soluja moni- organismin. Ytimet kromatiinin pinottu siten, että vain pieni transkription genomi on käytettävissä (noin 1%). Mutta tästä huolimatta, kiitos Soludiversiteettiympäristössä ja monimutkaisuuden vuoksi tapahtuvista prosesseista niihin voimme vaikuttaa niihin. Tällä hetkellä, että henkilö on käytettävissä tällainen vaikutus järjestämisestä chromatin:

1. Muuttamalla useita rakenteellisia geenejä.
2. Tehokkaasti puhtaaksi eri puolilla koodin.
3. Rakentaa geenit kromosomeissa.
4. Tehdä muutoksia ja yhdistetään polypeptidiketjua.

Kuitenkin, tehokkaan ekspression kohdegeenin saavutetaan tiukka pitäytyminen tekniikkaa. Ei ole väliä mitä työtä tehdään, vaikka kokeilu menee hieman virus. Tärkeintä - on kiinni suunnitelmasta laatiman intervention.

Lukumäärä muuttuu geenien

Miten tämä voidaan toteuttaa? Kuvitellaan, että olemme kiinnostuneita vaikutus geenien ilmentymisen. Prototyyppinä otimme materiaalia eukaryootti. Hän on korkea plastisuus, voimme siis tehdä seuraavia muutoksia:

1. Lisätä geenien lukumäärä. Sitä käytetään tapauksissa, joissa on tarpeen, että elin on lisääntynyt synteesi tietyn tuotteen. Siinä kunnossa monistetaan monia hyödyllisiä elementtejä ihmisen genomin (esimerkiksi, rRNA, tRNA, histonien, ja niin edelleen). Tällaiset sivustot voivat olla tandem kromosomeissa, ja jopa ylittää ne määrää 100000-1.000.000 emäsparia. Katsotaanpa käytännön sovellus. Kiinnostaa meitä on metallotioneiini geeni. Sen proteiinituote voi sitoutua raskasmetalleja kuten sinkkiä, kadmiumia, elohopeaa ja kuparia ja vastaavasti suojata elimistöä myrkytys niistä. Aktivoinnin voi olla hyötyä ihmisille, jotka työskentelevät vaarallisissa olosuhteissa. Jos henkilö on lisääntynyt raskasmetallipitoisuudet aikaisemmin mainittiin, geenin aktivaatio tapahtuu hitaasti automaattisesti.
2. Vähentää geenejä. Sitä käytetään harvoin säätömenetelmä. Myös tässä on olemassa esimerkkejä. Yksi tunnetuimmista - se on punasoluja. Kun ne erääntyvät, ydin romahtaa ja kantaja menettää sen genomiin. Tällainen prosessi kypsymisen ja testattiin lymfosyyttejä ja plasmasoluja, erilaisia klooneja, jotka syntetisoitiin eritetyt muodot immunoglobuliineja.

geenin toisiintuminen

Tärkeää on myös mahdollisuus siirtää ja yhdistää materiaalia, jonka kanssa se pystyy transkription ja replikaation. Tätä prosessia kutsutaan geneettinen rekombinaatio. Millä mekanismeja on mahdollista? Tarkastellaan vastaus tähän kysymykseen vasta esimerkki. Ne syntyvät B-lymfosyyttien, jotka kuuluvat jonkinlaisen tietyn kloonin. Ja siinä tapauksessa, että rungon kanssa antigeenin, johon vasta-aine on komplementaarinen aktiivisen sitoutumiskohdan tapahtuu myöhemmin solujen lisääntymistä. Miksi se, että ihmiskeho on kyky luoda erilaisia proteiineja? Tämä on mahdollista rekombinaation ja somaattisia mutaatioita. Mutta se voisi olla seurausta ihmisen aiheuttaman muutoksia DNA rakenteessa.

muutos RNA

Geeni Expression - on prosessi, jolla on merkittävä rooli ribonukleiinihappo. Jos ajatellaan mRNA on syytä huomata, että kun transkriptio kantavan rakenteen voi vaihdella. Sekvenssi nukleotidien geenien sama. Mutta eri kudoksissa mRNA: saattaa esiintyä, -insertiota tai yksinkertaisesti menetys tapahtuu parit. Esimerkiksi luonnosta voi johtaa apoproteiini B, syntyy soluissa ohutsuolessa ja maksassa. Mikä muokkaa ero? Version tuottama suolistossa, on 2152 aminohappoa. Kun taas maksan sisällön versio tarjoaa 4563 saldot! Ja huolimatta tästä erosta, meillä on tasan apoproteiini B

Muutoksia mRNA: vakaus

Olemme melkein tulleet siihen tulokseen, että oli mahdollista tehdä proteiineja ja polypeptidejä. Mutta totta puhuen vielä tarkastella, miten voidaan korjata mRNA: vakautta. Voit tehdä tämän, aluksi se on poistuttava tumaan ja ulos sytoplasmaan. Tämä tapahtuu olemassa olevien huokosten. Suuri määrä mRNA nukleaaseilla. Ne, jotka eivät kuulu tämän kohtalon, järjestää komplekseja proteiinien. Käyttöikä eukaryoottisten mRNA: vaihtelee laajalla alueella (jopa useita päiviä). Jos mRNA: ta stabiloivat, sitten kiinteällä nopeudella voidaan havaita, että lisääntynyt määrä vastikään muodostetun proteiinituotteen. geeni-ilmentymisen taso tässä tapauksessa ei muutu, mutta mikä vielä tärkeämpää, kehon toimii tehokkaammin. Käyttäen molekyylibiologian tekniikoita, lopullinen tuote voidaan koodata, joka on merkittävä elinikä. Näin ollen, esimerkiksi, on mahdollista luoda β-globiini toimivat noin kymmenen tuntia (tämä on hyvin paljon sitä).

prosessin nopeus

Joka pidetään yleisesti geeniekspressiosysteemin. Nyt se on vain täydentää saatavilla olevia tietoja, tietoa siitä, miten nopeasti prosessit sekä pitkäikäisiä proteiineja. Sanotaan, että geenien ilmentymisen ohjaamiseen järjestää. On huomattava, että vaikutus nopeutta ei huomioida ensisijainen säätömenetelmä monimuotoisuuden ja proteiinin määrä tuotetta. Vaikka sen muutos, jotta tämän tavoitteen saavuttamiseksi on edelleen käytössä. Esimerkkinä proteiinin synteesi tuotteen retikulosyyttien. Hematopoieettisten solujen erilaistumista tasolla vaille tuman (ja siten DNA: n). Tasot ilmentymisen säätely yleensä on rakennettu riippuen jonkinlaista yhteyden mahdollisuuksia vaikuttaa aktiivisesti käynnissä oleviin prosesseihin.

Kestoa

Kun proteiini syntetisoidaan, aikaa, jolloin hän elää riippuu proteaasin. Siellä ei voi kutsua tarkasti kuin mahdollista, koska tässä tapauksessa vaihtelee muutamasta tunnista pari vuotta. proteolyysi nopeus vaihtelee suuresti, riippuen siitä, mitä solussa se on. Entsyymejä, jotka voivat katalysoida prosessit yleensä nopeasti "käytetty". Tämän vuoksi ne ovat myös luonut kehon suuria määriä. Myös proteiinin eliniän voivat vaikuttaa fysiologisen tilan elimistöön. Myös, jos viallisen tuotteen on luotu, se voidaan nopeasti poistaa suojaavan järjestelmän. Näin voimme luottavaisesti sanoa, että ainoa asia, jonka voimme sanoa - tämä on tavallinen elinikä on saatu laboratoriossa.

johtopäätös

Tämä alue on erittäin lupaava. Esimerkiksi vieraiden geenien ilmentymistä voi auttaa parannuskeinoa perinnöllisiä sairauksia, ja poistettava kielteisiä mutaatio. Läsnäolosta huolimatta laaja tietämys aiheesta, voimme luottavaisin mielin sanoa, että ihmiskunta on vasta aivan alussa. Geenitekniikka vasta äskettäin oppinut varaamaan tarvittavat osat nukleotidin. 20 vuotta sitten siellä oli yksi suurimmista tapahtumista tämän tieteen - luotiin Dolly-lampaan. Nyt tutkimusta tehdään ihmisalkioita. Voimme sanoa varmuudella, että olemme kynnyksellä tulevaisuuden, jossa ei ole sairauksia ja fysiologisia kärsimystä. Mutta ennen kuin olemme siellä, sinun täytyy olla erittäin hyvä työskennellä hyväksi hyvinvoinnin.