การแสดงออกของยีน - สิ่งที่? ความหมาย

การแสดงออกของคืออะไร ยีน? บทบาทของมันคืออะไร? อย่างไรกลไกของการแสดงออกของยีนหรือไม่ สิ่งที่ลูกค้าจะเปิดก่อนเรา? เป็นวิธีการควบคุมการแสดงออกของยีนในยูคาริโอและ prokaryotes หรือไม่ นี่คือรายชื่อของคำถามที่จะได้รับการแก้ไขในบทความนี้

ข้อมูลทั่วไป

การแสดงออกของยีน - คือการถ่ายโอนชื่อกระบวนการของข้อมูลทางพันธุกรรมจากดีเอ็นเออาร์เอ็นเอผ่านทางโปรตีนและ polypeptides ขอให้มีความเข้าใจที่พูดนอกเรื่องเล็ก ๆ อะไรคือยีน? นี้เชิงเส้นโพลิเมอร์ดีเอ็นเอที่มีการเชื่อมต่อกันด้วยโซ่ยาว การใช้งานของโปรตีนพวกเขาฟอร์มโครโมโซมโครมาติ ถ้าเราพูดคุยเกี่ยวกับบุคคลแล้วเรามีสี่สิบหก พวกเขาจะอยู่ประมาณ 50 000-10 000 ยีนและ 3100000000 ฐานคู่ วิธีจะได้รับคำแนะนำที่นี่? ความยาวของส่วนที่ทำงานจะถูกทำถูกระบุไว้ในพันล้านของนิวคลีโอ หนึ่งโครโมโซมมีประมาณ 2000-5000 ยีน ในแง่แตกต่างกันบ้าง - ประมาณ 130 ล้านฐานคู่ แต่นี้เป็นเพียงประมาณการคร่าวๆมากซึ่งจะมากหรือน้อยจริงสำหรับลำดับขนาดใหญ่ ถ้าคุณทำงานในระยะทางสั้นอัตราส่วนจะถูกละเมิด นอกจากนี้ในชั้นนี้จะมีผลต่อร่างกายในที่ทำงานจะดำเนินการวัสดุ

เกี่ยวกับยีน

พวกเขามีความยาวแตกต่างกันมากที่สุด นี่ยกตัวอย่างเช่น globin - นิวคลีโอ 1500 dystrophin - ให้มากที่สุดเท่า 2 ล้าน! องค์ประกอบของการกำกับดูแลของพวกเขาถูกต้องอาจถูกลบออกจากยีนสำหรับระยะทางมาก ดังนั้นใน globin พวกเขาอยู่ที่ระยะทาง 50 และ 30 นิวคลีโอใน tysyach 5'- และ 3'ทิศทางตามลำดับ การปรากฏตัวขององค์กรดังกล่าวอย่างมีนัยสำคัญความซับซ้อนนิยามของเขตแดนระหว่างพวกเขาของเรา นอกจากนี้ยีนที่มีเป็นจำนวนมากของ vysokopovtoryayuschihsya ลำดับความรับผิดชอบการทำงานที่เรายังไม่เข้าใจเลย

เพื่อให้เข้าใจถึงโครงสร้างของพวกเขาหนึ่งสามารถจินตนาการว่า 46 โครโมโซมมีปริมาณที่แยกต่างหากที่ข้อมูลจะถูกเก็บไว้ พวกเขาจะแบ่งออกเป็น 23 คู่ หนึ่งในสององค์ประกอบที่จะรับมาจากพ่อแม่ "ข้อความ" ที่อยู่ใน "ปริมาณ" ซ้ำ ๆ "อีกครั้งอ่าน" หลายพันคนรุ่นซึ่งนำในจำนวนมากของข้อผิดพลาดและการเปลี่ยนแปลง (เรียกว่าการกลายพันธุ์บริการ) และพวกเขาจะได้รับมรดกทั้งหมดของลูกหลาน ขณะนี้มีข้อมูลเชิงทฤษฎีพอที่จะเริ่มต้นในการจัดการกับความจริงที่ว่าปรากฏการแสดงออกของยีน ความจริงเรื่องนี้เป็นหัวข้อหลักของบทความนี้

ทฤษฎีของ operon

มันขึ้นอยู่กับการศึกษาทางพันธุกรรมβ-galactosidase เหนี่ยวนำซึ่งมีส่วนร่วมในความแตกแยกย่อยสลายของแลคโตส มันเป็นสูตรโดยจาคส์โมนอดและ Fransua Zhakobom ทฤษฎีนี้อธิบายถึงกลไกในการควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนใน prokaryotes นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญและการถอดรหัส ทฤษฎีคือยีนที่เป็นโปรตีนที่มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเผาผลาญอาหารที่มักจะมีการรวมกลุ่มกัน พวกเขาสร้างโครงสร้างหน่วยเรียกว่า operons ความสำคัญของพวกเขาคือยีนที่เป็นส่วนหนึ่งของมันแสดงความเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน ในคำอื่น ๆ ที่พวกเขาสามารถคัดลอกหรือไม่มีของพวกเขาสามารถ "อ่าน" ในกรณีดังกล่าว operon มีการใช้งานหรือเรื่อย ๆ ระดับการแสดงออกของยีนที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เฉพาะในกรณีที่มีการตั้งค่าของแต่ละองค์ประกอบ

การเหนี่ยวนำการสังเคราะห์โปรตีน

ลองจินตนาการว่าเรามีมือถือซึ่งในการเจริญเติบโตของมันเป็นแหล่งที่มาของการใช้คาร์บอนกลูโคส หากมีการเปลี่ยนแปลงสำหรับแลคโตสไดแซ็กคาไรด์ในไม่กี่นาทีคุณสามารถเป็นที่เชื่อถือได้ว่าจะมีการปรับให้เข้ากับสภาพที่มีการเปลี่ยนแปลง ว่ามีคำอธิบาย: มือถือสามารถทำงานได้ทั้งแหล่งที่มาของการเจริญเติบโต แต่หนึ่งในนั้นมีความเหมาะสมมากขึ้น ดังนั้นจึงมีความเป็น "สายตา" เพื่อ fabricable สารเคมี แต่ถ้ามันจะหายไปและแทนที่ด้วยปรากฏแลคโตส, โพลิเมอร์ RNA รับผิดชอบถูกเปิดใช้งานและเริ่มที่จะใช้อิทธิพลของตนในการผลิตโปรตีนที่ต้องการ มันขึ้นทฤษฎี แต่ตอนนี้ขอพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการแสดงออกของยีนที่เกิดขึ้นจริงที่เกิดขึ้น นี้เป็นที่น่าตื่นเต้นมาก

องค์กรของโครมาติ

วัสดุของวรรคนี้เป็นรูปแบบของเซลล์ที่แตกต่างกันของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ นิวเคลียสโครมาซ้อนกันเพื่อให้มีเพียงถอดความเล็ก ๆ ของจีโนมที่มีอยู่ (ประมาณ 1%) แต่ทั้งๆที่นี้ขอบคุณไปยังโทรศัพท์มือความหลากหลายและความซับซ้อนของกระบวนการที่เกิดขึ้นในพวกเขาเราสามารถมีอิทธิพลต่อพวกเขา ในขณะที่สำหรับคนที่จะสามารถใช้ได้กับผลกระทบดังกล่าวในองค์กรของโครมาตินี้:

1. เปลี่ยนจำนวนของยีนโครงสร้าง
2. ได้อย่างมีประสิทธิภาพคัดลอกส่วนที่แตกต่างกันของรหัส
3. สร้างยีนในโครโมโซม
4. ทำการแก้ไขและสังเคราะห์ polypeptide โซ่

แต่การแสดงออกของยีนที่มีประสิทธิภาพของเป้าหมายคือความสำเร็จผ่านทางเทคโนโลยียึดมั่นอย่างเคร่งครัด ไม่ว่าการทำงานจะถูกทำแม้ว่าการทดลองไปที่ไวรัสเล็ก ๆ น้อย ๆ สิ่งที่สำคัญ - คือการติดแผนวาดขึ้นโดยการแทรกแซง

เปลี่ยนจำนวนของยีน

วิธีนี้สามารถดำเนินการ? ขอให้เราคิดว่าเรามีความสนใจในผลกระทบต่อการแสดงออกของยีน ในฐานะที่เป็นแบบอย่างที่ดีที่เราเอา eukaryote วัสดุ เขาได้ปั้นสูงเราจึงสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้:

1. การเพิ่มจำนวนของยีน มันถูกใช้ในกรณีที่มีความจำเป็นที่ร่างกายสังเคราะห์ได้เพิ่มขึ้นของผลิตภัณฑ์ที่เฉพาะเจาะจง ในสภาพดังกล่าวจะขยายองค์ประกอบที่มีประโยชน์มากมายของจีโนมของมนุษย์ (เช่น rRNA, tRNA, histones, และอื่น ๆ ) เว็บไซต์ดังกล่าวสามารถมีควบคู่ภายในโครโมโซมและได้ไปกว่าพวกเขาในจำนวน 100 พัน 1 ล้านฐานคู่ ลองดูที่โปรแกรมการปฏิบัติ ดอกเบี้ยให้เราเป็นยีนเมทัลโล ผลิตภัณฑ์โปรตีนสามารถผูกโลหะหนักเช่นสังกะสีแคดเมียมปรอทและทองแดงและตามลำดับเพื่อป้องกันร่างกายจากพิษพวกเขา การเปิดใช้งานจะเป็นประโยชน์ให้กับผู้ที่ทำงานในสภาพที่ไม่ปลอดภัย ถ้าเป็นคนที่มีความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของโลหะหนักดังกล่าวก่อนหน้าการเปิดใช้งานยีนเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ โดยอัตโนมัติ
2. ลดจำนวนของยีน มันแทบจะไม่เคยใช้วิธีการของการควบคุม แต่ที่นี่เกินไปมีตัวอย่าง หนึ่งที่มีชื่อเสียงที่สุด - มันเป็นเซลล์เม็ดเลือดแดง เมื่อพวกเขาเป็นผู้ใหญ่แกนยุบและผู้ให้บริการที่สูญเสียของจีโนม กระบวนการดังกล่าวของการเจริญเติบโตและเซลล์เม็ดเลือดขาวที่ผ่านการทดสอบและพลาสมาเซลล์โคลนต่างๆที่ถูกสังเคราะห์รูปแบบการหลั่งของภูมิคุ้มกันบกพร่อง

สายใยของยีน

ที่สำคัญยังเป็นไปได้ของการเคลื่อนย้ายและการรวมวัสดุด้วยซึ่งจะมีความสามารถในการถอดรหัสและการจำลองแบบ กระบวนการนี้เรียกว่าการรวมตัวกันทางพันธุกรรม โดยสิ่งที่กลไกมันเป็นไปได้หรือไม่ ลองพิจารณาคำตอบของคำถามนี้ในตัวอย่างแอนติบอดี พวกเขาจะสร้างขึ้นโดย B-เซลล์เม็ดเลือดขาวซึ่งเป็นชนิดของโคลนบางอย่าง และในกรณีที่สัมผัสกับร่างกายของแอนติเจนที่แอนติบอดีเป็นที่เกื้อกูลกับการใช้งานเว็บไซต์ของสิ่งที่แนบที่เกิดขึ้นกับการแพร่กระจายของเซลล์ที่ตามมา ทำไมมันจึงเป็นว่าร่างกายมนุษย์มีความสามารถในการสร้างความหลากหลายของโปรตีน? นี้ทำไปได้โดยการรวมตัวกันและ การกลายพันธุ์ของร่างกาย แต่มันอาจจะเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงที่มนุษย์สร้างขึ้นในโครงสร้างดีเอ็นเอ

การเปลี่ยนแปลงอาร์เอ็นเอ

การแสดงออกของยีน - เป็นกระบวนการที่มีบทบาทสำคัญกรด ribonucleic ถ้าเราพิจารณา mRNA มีความจำเป็นที่จะต้องทราบว่าหลังจากที่โครงสร้างถอดความหลักอาจแตกต่างกัน ลำดับของนิวคลีโอในยีนของเดียวกัน แต่ในเนื้อเยื่อที่แตกต่างกัน mRNA อาจปรากฏขึ้นแทนแทรกหรือการสูญเสียก็จะเกิดขึ้นคู่ ตัวอย่างเช่นจากธรรมชาติที่สามารถนำไปสู่ apoprotein B, สร้างขึ้นในเซลล์ของลำไส้เล็กและตับ สิ่งที่จะแก้ไขความแตกต่าง? รุ่นที่ผลิตโดยลำไส้มีกรดอะมิโน 2152 ในขณะที่เนื้อหาตับรุ่นภูมิใจนำเสนอ 4563 ยอดคงค้าง! และทั้งๆที่มีความแตกต่างนี้เรามีตรง apoprotein บี

การเปลี่ยนแปลงในความมั่นคง mRNA

เราได้เกือบจะมาสรุปว่ามันเป็นไปได้ที่จะทำในโปรตีนและ polypeptides แต่ขอหน้ามันยังมองไปที่ความมั่นคง mRNA วิธีที่สามารถได้รับการแก้ไข การทำเช่นนี้ครั้งแรกก็ต้องออกจากนิวเคลียสและได้รับจากพลาสซึม นี่คือความสำเร็จผ่านรูขุมขนที่มีอยู่ จำนวนมากของ mRNA จะถูกตัดโดย nucleases ผู้ที่หนีชะตากรรมนี้จัดเชิงซ้อนกับโปรตีน อายุการใช้งานของ mRNA eukaryotic แตกต่างกันไปในช่วงที่กว้าง (ถึงหลายวัน) หากรักษาเสถียรภาพของ mRNA แล้วในอัตราคงที่สามารถสังเกตได้ว่าจำนวนที่เพิ่มขึ้นของผลิตภัณฑ์โปรตีนที่จัดตั้งขึ้นใหม่ ระดับการแสดงออกของยีนในกรณีนี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลง แต่ที่สำคัญกว่าร่างกายจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยใช้เทคนิคทางอณูชีววิทยา, ผลิตภัณฑ์สุดท้ายสามารถรหัสซึ่งจะมีชีวิตอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นสำหรับตัวอย่างที่เป็นไปได้ในการสร้างβ-globin ทำงานประมาณสิบชั่วโมง (นี้เป็นอย่างมากสำหรับมัน)

ความเร็วในกระบวนการ

ที่ถือว่าอยู่ในระบบการแสดงออกของยีนทั่วไป ตอนนี้ก็ยังคงอยู่เพียงเพื่อเสริมข้อมูลที่มีความรู้เกี่ยวกับวิธีการที่รวดเร็วกระบวนการเช่นเดียวกับโปรตีนระยะยาว สมมติว่าการควบคุมการแสดงออกของยีนจะถือ มันควรจะตั้งข้อสังเกตว่าผลกระทบต่ออัตราจะไม่ถือว่าเป็นวิธีการหลักของความหลากหลายระเบียบและปริมาณของสินค้าที่มีโปรตีน แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงคู่แข่งเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ยังคงใช้ ตัวอย่างเช่นการสังเคราะห์ของสินค้าที่มีโปรตีนใน reticulocytes แตกต่างของเซลล์เม็ดเลือดในระดับที่ถูกลิดรอนนิวเคลียส (และด้วยเหตุนี้ดีเอ็นเอ) ระดับของการควบคุมการแสดงออกของยีนในทั่วไปที่ถูกสร้างขึ้นขึ้นอยู่กับชนิดของการเชื่อมต่อเป็นไปได้บางอย่างที่จะมีอิทธิพลอย่างแข็งขันกระบวนการอย่างต่อเนื่อง

ระยะเวลาของการ

เมื่อโปรตีนถูกสังเคราะห์, ช่วงเวลาที่เขาจะมีชีวิตขึ้นอยู่กับน้ำย่อย มีไม่สามารถเรียกว่าเป็นไปได้เพราะในกรณีนี้มีตั้งแต่ไม่กี่ชั่วโมงเพื่อสองสามปี ความเร็ว proteolysis แตกต่างกันขึ้นอยู่กับสิ่งที่มันเป็นมือถือ เอนไซม์ที่สามารถกระตุ้นกระบวนการมีแนวโน้มที่จะได้อย่างรวดเร็ว "ที่ใช้". ด้วยเหตุนี้พวกเขายังสร้างขึ้นโดยร่างกายในปริมาณมาก นอกจากนี้ในชีวิตของโปรตีนอาจมีผลต่อสถานะทางสรีรวิทยาของร่างกาย นอกจากนี้ถ้าสินค้าชำรุดได้รับการสร้างขึ้นก็จะถูกกำจัดระบบป้องกันได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นเราจึงมั่นใจได้ว่าสิ่งเดียวที่เราสามารถบอกได้ว่า - นี่คืออายุการใช้งานที่ได้รับมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ

ข้อสรุป

บริเวณนี้เป็นที่มีแนวโน้มมาก ยกตัวอย่างเช่นการแสดงออกของยีนต่างประเทศสามารถช่วยในการรักษาโรคทางพันธุกรรมและกำจัดการกลายพันธุ์ในเชิงลบ แม้จะมีการปรากฏตัวของความรู้ที่กว้างขวางในเรื่องที่เรามั่นใจได้ว่าเป็นมนุษย์ที่ยังคงเป็นเพียงจุดเริ่มต้นมาก พันธุวิศวกรรมเพิ่งได้เรียนรู้ที่จะจัดสรรในส่วนที่จำเป็นของนิวคลีโอ 20 ปีที่ผ่านมามีหนึ่งในกิจกรรมที่ใหญ่ที่สุดของวิทยาศาสตร์นี้ - ถูกสร้างขึ้นแกะดอลลี่ ตอนนี้การวิจัยจะถูกดำเนินการเกี่ยวกับตัวอ่อนของมนุษย์ เราสามารถพูดด้วยความมั่นใจว่าเราอยู่ในเกณฑ์ของอนาคตที่ไม่มีโรคและความทุกข์ทางสรีรวิทยา แต่ก่อนที่เราจะพบว่าตัวเองมีคุณจะต้องดีมากที่จะทำงานเพื่อประโยชน์ของความเจริญรุ่งเรือง