Izražanje genov

Izražanje genov je proces, v katerem se dedna informacija v genu, zaporedje baznih parov DNK, pretvori v funkcionalni genski produkt, kot je beljakovina ali RNK. Osnovna ideja je, da se DNK prepiše v RNK, ki se nato prevede v beljakovine. Beljakovine tvorijo številne strukture in vse encime v celici ali organizmu.

V procesu izražanja genov je mogoče modulirati (prilagoditi) več korakov. To vključuje tako transkripcijo in prevajanje kot tudi končno zloženo stanje beljakovine. Regulacija genov vklaplja in izklaplja gene ter tako nadzoruje diferenciacijo celic in morfogenezo. Regulacija genov je lahko tudi podlaga za evolucijske spremembe: nadzor nad časom, lokacijo in količino izražanja genov lahko močno vpliva na razvoj organizma.

Izražanje gena se lahko v različnih tkivih zelo razlikuje. To imenujemo pleiotropizem, ki je v genetiki zelo razširjen pojav.

Diagram, ki prikazuje, na katerih stopnjah poti DNK-RNA-protein je mogoče nadzorovati izražanje
Diagram, ki prikazuje, na katerih stopnjah poti DNK-RNA-protein je mogoče nadzorovati izražanje

Epigenetika

V biologiji je epigenetika študija dednih sprememb fenotipa (videza) ali izražanja genov, ki jih povzročajo mehanizmi, ki niso spremembe v osnovnem zaporedju DNK.

Te spremembe lahko ostanejo zaradi celičnih delitev do konca življenja posameznika in lahko trajajo tudi več generacij. Vendar se zaporedje DNK v organizmu ne spremeni. Namesto tega negenetski dejavniki povzročijo, da se geni organizma obnašajo (izražajo) drugače.

Najboljši primer epigenetskih sprememb v biologiji evkariontov je proces celične diferenciacije. Med morfogenezo totipotentne matične celice postanejo različne celične linije zarodka, ki nato postanejo popolnoma diferencirane celice. Z drugimi besedami, ena sama oplojena jajčna celica - zigota - se deli in razvija. Hčerinske celice se spremenijo v številne vrste celic zrelega zarodka. Med njimi so nevroni, mišične celice, epitelij, krvne žile itd. To se zgodi z aktiviranjem nekaterih genov in zaviranjem drugih.

Epigenetske spremembe so dolgoročne in običajno preživijo proces delitve celic (mitozo). Spremembe se zgodijo v kromatinu, ki je kombinacija DNK in okoliških histonskih beljakovin v kromosomu. Podrobnosti o tem, kako se to zgodi, še vedno raziskujemo, vendar je dokaj gotovo, da je ključna značilnost ovijanje DNK in histona.

Regulacija genov

Regulacija navzgor in regulacija navzdol

Regulacija poveča izražanje enega ali več genov in posledično beljakovin, ki jih ti geni kodirajo. Znižanje regulacije je proces, ki povzroči zmanjšanje izražanja genov in beljakovin.

Indukcija proti zatiranju

Regulacijo genov lahko povzamemo kot:

  • Inducibilni sistemi: inducibilni sistem je izključen, če ni prisotna neka molekula (imenovana induktor), ki omogoča izražanje genov.
  • Represivni sistemi: Represivni sistem je vklopljen le ob prisotnosti neke molekule (imenovane korepresor), ki zavira aktivnost gena. Za molekulo se reče, da zavira izražanje.

Regulativne RNK

Obstajajo številne RNK, ki uravnavajo gene, to pomeni, da uravnavajo hitrost prepisovanja ali prevajanja genov. Naslednja dva pomembna primera sta

miRNA

Mikro RNK (miRNA) delujejo tako, da se pridružijo encimu in blokirajo mRNA (messenger RNA) ali pospešijo njeno razgradnjo. To se imenuje RNA interferenca.

siRNA

Majhne interferenčne RNK (včasih imenovane tudi utišujoče RNK) posegajo v izražanje določenega gena. So precej majhne (20/25 nukleotidov) dvoverižne molekule. Njihovo odkritje je povzročilo velik razmah biomedicinskih raziskav in razvoja zdravil.

Struktura evkariontskega gena, ki kodira beljakovine.
Struktura evkariontskega gena, ki kodira beljakovine.

Sorodne strani


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3