Ekspresja genów: Uwagi na temat regulacji ekspresji genów
Przeczytaj ten artykuł, aby dowiedzieć się więcej na temat ekspresji genów: Uwagi na temat regulacji ekspresji genów!
Ekspresja genu jest mechanizmem na poziomie molekularnym, dzięki któremu gen jest w stanie wyrazić się w fenotypie organizmu.
Zdjęcie dzięki uprzejmości: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Gene_expression_control.png
Mechanizm ekspresji genów obejmuje genetykę biochemiczną. Składa się z syntezy określonych RNA, polipeptydów, białek strukturalnych, biochemicznych białek lub enzymów kontrolujących strukturę lub funkcjonowanie określonych cech. Tworzenie RNA z genów nazywa się transkrypcją. Niektóre geny tworzą rRNA, tRNA i inne małe RNA.
Inne geny transkrypcji mRNA, które zawierają zakodowane informacje do syntezy polipeptydów. Z dwóch nici DNA tylko jedna nić jest skuteczna w wytwarzaniu mRNA w danym cistronie. Nazywa się ją nicią antysensowną. mRNA przenosi informację do rybosomów i tłumaczy ją na sekwencję aminokwasową polipeptydu za pomocą tRNA. Polipeptyd ekspresjonuje gen przez tworzenie białka strukturalnego, białkowego biochemicznego lub enzymu.
Współliniowość struktury genów i polipeptydów:
Zarówno kodony genu (cistron), jak i aminokwasy polipeptydu są ułożone w sekwencji liniowej. Występuje współliniowość lub podobieństwo w liniowym ułożeniu kodonów genu i sekwencji aminokwasów w wytworzonym przez niego polipeptydzie. Antysensowna nić cistronu przenosi zakodowaną informację do nici mRNA w procesie transkrypcji.
Podczas translacji, nić mRNA dyktuje układ aminokwasów w polipeptydzie zgodnie z układem jego kodonów. Ponieważ kodon składa się z trzech kolejnych nukleotydów lub zasad azotowych, polipeptyd, powiedzmy 100 aminokwasów, zostanie określony przez cistron lub gen o długości 300 nukleotydów.
Jakakolwiek defekt lub zmiana w rozmieszczeniu nukleotydów w genie jest również pokazana przez zmianę rozmieszczenia aminokwasów w polipeptydzie. Zostało to po raz pierwszy udowodnione przez Yanofsky'ego i innych (1965) w przypadku Escherichia coli.
Regulacja ekspresji genów:
Kontrola nad funkcjonowaniem genów nazywa się regulacją ekspresji genów. Stwierdzono, że w Escherichia coli niektóre białka mają tylko 5-10 kopii, podczas gdy inne mają do 1 000 000 kopii. Regulację ekspresji genów można wywierać na czterech poziomach:
(i) Poziom transkrypcji podczas tworzenia pierwotnego transkryptu,
(ii) Przetwarzanie, takie jak łączenie, dodawanie terminali lub modyfikacje,
(iii) Transport RNA z jądra do cytoplazmy i
(iv) Poziom tłumaczeń. Ekspresja genu jest trzech rodzajów - indukowalna, konstytutywna i represyjna.
Regulacja może podlegać kontroli negatywnej lub pozytywnej,
(a) Indukowalne:
Jest to regulacja włączana w odpowiedzi na obecność substratu. Wiadomo od 1900 roku, że w drożdżach enzymy metabolizujące laktozę rozwijają się tylko wtedy, gdy grzyby rosną w pożywce zawierającej laktozę. Później wykazano, że bakterie syntezują enzymy w zależności od substratu,
(b) Konstytucyjny:
Rozporządzenie jest nieobecne. Geny, a tym samym ich enzymy, działają przez cały czas,
(c) Repressible:
Jest to regulacja, w której produkt aktywności genu, jeśli już występuje, zatrzymuje aktywność tego genu,
(d) Kontrola negatywna:
Produkt genu regulacyjnego wyłącza ekspresję genów pod jego kontrolą,
(e) Kontrola pozytywna:
Produkt genu regulacyjnego aktywuje ekspresję genów pod jego kontrolą. Dlatego ekspresja genów jest regulowana przez warunki metaboliczne, fizjologiczne i środowiskowe.