DNA, Genetiikka ja Evoluutio

gene expression tarkoitamme transkriptio geeni osaksi mRNA ja sen myöhempi käännös proteiinia. Geenin ilmentymistä ohjataan ensisijaisesti transkriptiotasolla, mikä johtuu pitkälti proteiinien sitoutumisesta tiettyihin kohtiin DNA: ssa. Vuonna 1965 François Jacob, Jacques Monod, ja Andre Lwoff jaettu Nobelin lääketieteen palkinnon työstään tukee ajatusta siitä, että valvonta-entsyymin tasot soluissa säätelee transkriptio DNA: ta., tapahtuu säätelemällä transkriptiota, joka voidaan joko indusoida tai tukahduttaa. Nämä tutkijat ehdotti, että tuotannon entsyymin ohjataan ”operon”, joka koostuu sarjasta toisiinsa liittyviä geenejä kromosomissa, joka koostuu operaattorin, promoottori, säädin geeni, ja rakenteelliset geenit.

• rakenteelliset geenit sisältävät koodin proteiineja tuotteita, jotka ovat tuotettu. Asetuksen proteiinin tuotanto on suurelta osin saavutettu moduloimalla käyttää RNA-polymeraasi rakenne-geeni on puhtaaksi.,
• promoottorigeeni ei koodaa mitään, vaan se on yksinkertaisesti DNA-sekvenssi, joka on RNA-polymeraasin alkuperäinen sitoutumiskohta.
• operaattori geeni on myös ei-koodausta, se on vain DNA: n sekvenssi, joka on sitova sivusto repressori.
• säädin geeni koodit synteesi repressori-molekyyli, joka sitoo toimijan ja estää RNA-polymeraasi alkaen litterointi rakenteelliset geenit.

operaattorigeeni on ei-transcribable DNA: n sekvenssi, joka on repressorin sitoutumiskohta., Siellä on myös säädin geeni, joka koodit synteesi repressori molekyyli hattu sitoutuu operaattori

• Esimerkki Indusoituva Transkriptio: bakteeri E. coli on kolme geenejä, jotka koodaavat entsyymejä, joiden avulla se voi jakaa ja aineenvaihdunta laktoosia (sokeri maidossa). Promoottori on DNA: n paikka, jossa RNA-polymeraasi sitoutuu transkription aloittamiseksi. Kuitenkin, entsyymit ovat yleensä hyvin pieninä pitoisuuksina, koska niiden transkriptio estyy a repressori proteiinia tuotetaan säädin geeni (ks. yläosassa kuva alla)., Repressoriproteiini sitoutuu käyttäjän kohtaan ja estää transkription. Kuitenkin, jos laktoosi on läsnä ympäristössä, se voi sitoutua repressori proteiinia ja poistaa sitä tehokkaasti poistamalla saarto ja mahdollistaa transkriptio lähetti-RNA: ta tarvitaan synteesiä näiden geenien (alaosa kuva alla).

• Esimerkki Repressible Transkriptio: E. coli tarvitse aminohappo tryptofaania, ja DNA: ta E. coli on myös geenejä syntetisoimaan sitä., Nämä geenit yleensä puhtaaksi jatkuvasti, koska bakteeri tarvitsee tryptofaania. Jos tryptofaanipitoisuudet ovat kuitenkin suuria, transkriptio tukahdutetaan (sammutetaan) sitoutumalla repressoriproteiiniin ja aktivoimalla se alla kuvatulla tavalla.

Ohjaus Geenien Ilmentymisen Eukaryooteissa

Aitotumallisilla solut ovat samanlaisia mekanismeja valvonta geenien ilmentyminen, mutta ne ovat monimutkaisempia., Mieti esimerkiksi, että prokaryoottiset solut tietyn lajit ovat kaikille samat, mutta useimmissa eukariooteissa ovat monisoluisten organismien monia solutyyppejä, joten valvonta-geenin lauseke on paljon monimutkaisempi. Ei ole yllättävää, että eukaryoottisten solujen geeniekspressiota ohjataan useilla monimutkaisilla prosesseilla,jotka on koottu seuraavassa luettelossa.

• hedelmöityksen Jälkeen, solut kehittävät alkion tullut yhä erikoistunut, pitkälti ottamalla joitakin geenejä ja sammuttamalla monet muut., Jotkut solut haima, esimerkiksi, on erikoistunut syntetisoida ja erittää ruoansulatus entsyymejä, kun taas muut haiman solujen (β-solujen luotoa Langerhans) on erikoistunut synteesi ja erittää insuliinia. Jokaisella solutyypillä on tietty ilmentyneiden geenien kuvio. Tämä erilaistumista osaksi erikoistuneita soluja tapahtuu pitkälti seurauksena sammuttamalla ilmaus useimmat geenit solussa; kypsät solut voivat käyttää vain 3-5% geenit läsnä solun tumassa.,
• Geenien ilmentymisen eukariooteissa voi myös säänneltävä by muutoksia pakkaus DNA: ta, joka säätelee pääsyä solun transkriptio-entsyymejä (esim. RNA-polymeraasi), jotta DNA: ta. Alla oleva kuva osoittaa, että kromosomeilla on monimutkainen rakenne. DNA helix on kiedottu erityisiä proteiineja kutsutaan histones, ja tämä on kääritty tiukka kierteiset kuidut. Nämä kuidut ovat sitten liu ’ utetaan ja taitetaan yhä kompakti rakenteita, jotka, kun se on täysin kelattu ja tiivistetty, antaa kromosomit niiden ominainen ulkonäkö metafaasissa.,

Lähde: http://www.78stepshealth.us/plasma-membrane/eukaryotic-chromosomes.html

• Samanlainen operons kuvattu edellä prokaryootit, eukaryooteissa käyttää myös sääntely proteiineja hallita transkriptio, mutta jokainen eukaryoottisesta geeni on omat tarkastukset. Lisäksi, on paljon enemmän säätelyproteiinit eukaryooteissa ja vuorovaikutukset ovat paljon monimutkaisempia.,
• Vuonna eukaryooteissa transkriptio tapahtuu kalvo sidottu ydin, ja ensimmäinen transkriptio on muutettu ennen sen kuljettamista pois tumasta sytoplasmaan käännös-klo ribosomin s. Alkuperäinen transkriptio vuonna eukariooteissa on koodaus-segmentit (eksonien) vuorottelevat ei-koodaus-segmentit (intronit)., Ennen mRNA: n lehdet ydin, intronit poistetaan transkriptio prosessia kutsutaan RNA liittämiseen. (ks. kuva & video alla), ja ylimääräisiä nukleotideja lisätään päät transkriptio; nämä ei-koodaavat ”caps” ja ”hännät” suojaa mRNA: n hyökkäys solujen entsyymejä ja tukea tunnustamista ribosomit.,

Lähde: http://unmug.com/category/biology/organisation-control-of-genome/

• Vaihtelu pitkäikäisyys mRNA tarjoaa vielä toisen mahdollisuuden hallita geenien ilmentyminen. Prokaryootti-mRNA on hyvin lyhytaikainen, mutta aitotumallisilla selostukset voivat kestää tunteja tai joskus jopa viikkoja (esim mRNA hemoglobiini punasoluja lintuja).,
• käännösprosessi tarjoaa lisämahdollisuuksia monien proteiinien sääntelyyn. Esimerkiksi hemoglobiini mRNA: n kääntäminen estyy, ellei solussa ole rautaa sisältäviä hemejä.
• eukaryooteissa on myös mahdollisuuksia geenien ekspression ”translaation jälkeiseen” kontrolliin. Jotkin käännetyt polypeptidit (proteiinit) leikataan entsyymien avulla pienemmiksi, aktiivisiksi lopputuotteiksi. kuten alla olevasta kuvasta ilmenee, joka kuvaa hormoniinsuliinin translaation jälkeistä käsittelyä., Insuliini on alun perin käännetty suuri, inaktiivinen esiaste; signaalin järjestyksessä poistetaan johtaja esiaste, ja suuri keskeinen osa (C-ketju) on leikattu pois, jättäen kaksi pienempää peptidi ketjuja, jotka ovat niin sidoksissa toisiinsa disulfidi siltoja.Pienempi lopullinen muoto on insuliinin aktiivinen muoto.

Lähde: http://www.nbs.csudh.edu/chemistry/faculty/nsturm/CHE450/19_InsulinGlucagon.htm

• Geenien ilmentyminen voi myös olla muutettu jakautuminen proteiineja, jotka tuotetaan., Esimerkiksi, jotkut entsyymit osallistuvat solujen aineenvaihduntaan ovat rikki alas pian sen jälkeen, kun ne on tuotettu; tämä tarjoaa mekanismin, jolla voidaan nopeasti vastata muuttuviin aineenvaihdunnan vaatimuksiin.
• geenin ilmentymiseen voivat vaikuttaa myös muiden solujen signaalit. On olemassa monia esimerkkejä, joissa signaalin molekyylin (esim. hormoni) yksi solu sitoutuu reseptorin proteiini kohdesolun ja käynnistää sarjan biokemiallisia muutoksia (signaalin transduktio koulutusjakson), joka aiheuttaa muutoksia kohdesolun., Näihin muutoksiin voi sisältyä lisääntynyt tai vähentynyt transkriptio alla olevan kuvan mukaisesti.

• RNA-Interferenssi-järjestelmä (RNAi) on vielä toinen mekanismi, jonka solut kontrolli geenin ilmentyminen sulkemalla käännös mRNA. RNAi voidaan käyttää myös sammuttaa käännös virusproteiineja, kun solu on tartunnan virus. RNAi-järjestelmää voidaan hyödyntää myös terapeuttisesti.,

RNAi

Jotkut RNA-virus, joka tunkeutuu soluihin ja esitellä double-stranded RNA, joka käyttää solujen koneiden tehdä uusia kopioita virus-RNA: ta ja virusproteiineja. Solun RNA-interferenssi-järjestelmä (RNAi) voi estää viruksen RNA: n jäljittelevän. Ensinnäkin entsyymi, jonka lempinimi on ”Dicer”, pilkkoo minkä tahansa kaksijuosteisen RNA: n, jonka se löytää kappaleiksi, jotka ovat noin 22 nukleotidia pitkiä. Seuraava, proteiini kompleksit nimeltä RISC (RNA-induced Silencing Complex) sitoa katkelmia double-stranded RNA, tuulet, ja sitten vapauttaa yksi osa, säilyttäen muut., RISC-RNA-kompleksi on sitten sitoa muihin virus-RNA: n kanssa nukleotidin sarjoissa täsmäävät RNA kiinnitetty monimutkainen. Tämä sitoutuminen estää viruksen proteiinien kääntämisen ainakin osittain, ellei kokonaan. RNAi-järjestelmän avulla voitaisiin mahdollisesti kehittää hoitoja viallisiin geeneihin, jotka aiheuttavat sairauksia. Hoito edellyttäisi jolloin kaksijuosteisen RNA: n sairaan geenin ja käyttöön se otetaan solujen hiljaisuus ilmaus, että geeni., Sillä kuvitettu selvitys RNAi, katso lyhyt, interaktiivinen Flash-moduulin http://www.pbs.org/wgbh/nova/body/rnai-explained.html

RNA-interferenssi-järjestelmä on myös selitetty enemmän täysin alla oleva video Luonnosta Video.

palaa alkuun | edellinen sivu | seuraava sivu