DNS, genetika és evolúció

génexpresszió alatt egy gén mRNS-be történő transzkripcióját és annak későbbi fehérjévé történő átalakítását értjük. A génexpressziót elsősorban a transzkripció szintjén szabályozzák, nagyrészt a fehérjék DNS-hez való kötődésének eredményeként. 1965-ben Francois Jacob, Jacques Monod és Andre Lwoff megosztották az orvosi Nobel-díjat munkájukért, támogatva azt az elképzelést, hogy a sejtek enzimszintjének szabályozását a DNS transzkripciója szabályozza., a transzkripció szabályozásával történik, amely indukálható vagy elnyomható. Ezek a kutatók azt javasolták, hogy az enzim termelését egy “operon” szabályozza, amely a kromoszómán lévő kapcsolódó gének sorozatából áll, amely operátorból, promoterből, szabályozó génből és szerkezeti génekből áll.

• a szerkezeti gének tartalmazzák az előállítandó fehérjetermékek kódját. A fehérjetermelés szabályozása nagyrészt az RNS-polimeráznak a transzkripált szerkezeti génhez való hozzáférésének modulálásával érhető el.,
• a promoter gén nem kódol semmit; ez egyszerűen egy DNS-szekvencia, amely az RNS polimeráz kezdeti kötőhelye.
• az operátor gén szintén nem kódoló; ez csak egy DNS-szekvencia, amely a represszor kötőhelye.
• a szabályozó gén kódja egy represszor molekula szintéziséhez, amely kötődik a kezelőhöz, és blokkolja az RNS polimerázt a szerkezeti gének átírásából.

a operátor gén a nem átírható DNS szekvenciája, amely a represszor kötőhely., Van is egy szabályozó gén, amely kódok a szintézis egy repressor molekula kalap kötődik az üzemeltető

• Példa Gerjesztett Átírás: Az E. coli baktérium három gének kódolják az enzimek, amelyek lehetővé teszik, hogy szét, illetve bontják laktózt (egy cukor tej). A promoter az a DNS-hely, ahol az RNS-polimeráz kötődik a transzkripció kezdeményezéséhez. Az enzimek azonban általában nagyon alacsony koncentrációban vannak jelen, mivel transzkripciójukat egy szabályozó gén által termelt represszor fehérje gátolja (lásd az alábbi ábra felső részét)., A represszor fehérje kötődik a kezelőhelyhez és gátolja a transzkripciót. Ha azonban laktóz jelen van a környezetben, akkor képes kötődni a represszor fehérjéhez és inaktiválni azt, hatékonyan eltávolítva a blokádot, és lehetővé téve az ezen gének szintéziséhez szükséges hírvivő RNS transzkripcióját (az alábbi ábra alsó része).

• példa az elnyomható transzkripcióra: az E. coli-nak szüksége van a triptofán aminosavra, és az E. coli DNS-nek is vannak génjei a szintéziséhez., Ezek a gének általában folyamatosan átíródnak, mivel a baktériumnak triptofánra van szüksége. Ha azonban a triptofán koncentrációja magas, akkor a transzkripciót elnyomják (kikapcsolják) azáltal, hogy egy represszor fehérjéhez kötődnek, és aktiválják az alább látható módon.

a génexpresszió ellenőrzése eukariótákban

eukarióta sejtek hasonló mechanizmusokkal rendelkeznek a génexpresszió szabályozására, de összetettebbek., Vegyük például, hogy egy adott faj prokarióta sejtjei azonosak, de a legtöbb eukarióta többsejtű organizmus, sok sejttípussal, így a génexpresszió ellenőrzése sokkal bonyolultabb. Nem meglepő, hogy az eukarióta sejtekben a génexpressziót számos összetett folyamat vezérli, amelyeket az alábbi lista foglal össze.

• a megtermékenyítés után a fejlődő embrió sejtjei egyre specializáltabbá válnak, nagyrészt bizonyos gének bekapcsolásával és sok más kikapcsolásával., Az egyes sejtek a hasnyálmirigy, például speciális szintetizálása titkos emésztő enzimek, míg a többi hasnyálmirigy sejtjei (béta-sejtek a Langerhans) vagy speciális szintézis ki inzulin. Minden típusú sejtnek van egy bizonyos expresszált génmintája. Ez a differenciálás speciális sejtekké nagyrészt a sejt legtöbb génjének expressziójának kikapcsolása következtében alakul ki; az érett sejtek csak a sejtmagban jelen lévő gének 3-5% – át használhatják.,
• az eukariótákban a génexpresszió szabályozható a DNS csomagolásának megváltoztatásával is, amely modulálja a sejt transzkripciós enzimjeinek (pl. RNS polimeráz) a DNS-hez való hozzáférését. Az alábbi ábra azt mutatja, hogy a kromoszómák összetett szerkezettel rendelkeznek. A DNS-hélixet speciális, hisztonoknak nevezett fehérjék köré tekerjük, amelyeket szűk spirális szálakba csomagolunk. Ezek a rostok majd bukfencezett, s hajtogatott egyre kompakt szerkezet, ami, ha teljesen tekercselt, illetve sűrített, add meg a kromoszómák a jellegzetes megjelenése metafázis.,

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

• hasonló a prokariótákhoz fent leírt operonokhoz az eukarióták szabályozó fehérjéket is használnak a transzkripció szabályozására, de minden eukarióta génnek saját kontrollcsoportja van. Emellett az eukariótákban sokkal több szabályozó fehérje van, az interakciók sokkal összetettebbek.,
• A eukaryotes átírás belül kerül sor, a membrán-kötött atommag, a kezdeti átirat módosított előtt szállítják a magot, hogy a citoplazmában a fordítás a riboszóma s. Az eredeti átirat a eukaryotes van kódolás szegmensek (exons) váltakozó nem-kódoló szegmensek (intronok)., Mielőtt a mrns indul a mag, az intronok eltávolítják az átirat, amelyet a folyamat, az úgynevezett RNS-splicing (lásd a grafikus & videó alább), valamint extra nukleotid hozzá, hogy a végén a jegyzőkönyvben; ezek a nem-kódoló “sapkák”, illetve az “írás” megvédjük a mrns támadás a mobil enzimek, támogatást, elismerést, amelyet a riboszómákat.,

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