Miten geeni, joka koostuu merkkijono DNA piilotettu solun tuma, tietää, milloin se pitäisi ilmaista itseään? Miten tämä geeni aiheuttaa proteiiniksi kutsutun aminohapposarjan tuotannon? Mistä eri solutyypit tietävät, millaisia proteiineja niiden pitää valmistaa? Vastaukset näihin kysymyksiin ovat geenien ilmentymisen tutkimuksessa., Näin, tämä kokoelma tai artikkeleita alkaa näyttämällä, miten hiljainen, hyvin vartioitu merkkijono DNA on ilmaissut tehdä RNA, ja miten lähetti-RNA on käännetty nukleiinihappo koodaus proteiini koodaus muodostavat proteiini. Matkan varrella kirjoitussarja tarkastelee myös geneettisen koodin luonnetta, sitä, miten koodin alkuaineet ennustettiin ja miten varsinaiset koodonit määritettiin.
seuraavaksi siirrytään geenien säätelyyn. Geenit eivät pysty hallitsemaan organismia omin päin, vaan niiden on oltava vuorovaikutuksessa organismin ympäristön kanssa ja reagoitava siihen., Jotkut geenit ovat konstitutiiveja eli aina” päällä ” ympäristöolosuhteista riippumatta. Tällaiset geenit ovat solun genomin tärkeimpiä elementtejä, ja ne säätelevät DNA: n kykyä replikoida, ilmaista itseään ja korjata itseään. Nämä geenit säätelevät myös proteiinisynteesiä ja suurta osaa elimistön keskusaineenvaihdunnasta. Sen sijaan säännelty geenejä tarvitaan vain satunnaisesti — mutta miten nämä geenit saada ”päälle” ja ”pois”? Mitkä spesifiset molekyylit hallitsevat, kun ne ilmaistaan?
käy ilmi, että tällaisten geenien säätely eroaa prokaryoottien ja eukaryoottien välillä., Prokaryooteille suurin osa säätelyproteiineista on negatiivisia ja siten sammuttavat geenit. Tässä solut luottavat proteiinin ja pienen molekyylin sitoutumiseen, jossa ligandi tai pieni molekyyli signaloi solun tilan ja tarvitaanko geeniekspressiota. Repressori eli aktivaattoriproteiini sitoutuu lähelle sen säätelytavoitetta: geeniä. Joillakin säätelyproteiineilla on oltava niihin kiinnittynyt ligandi, jotta ne pystyvät sitoutumaan, kun taas toiset eivät pysty sitoutumaan ligandiin kiinnittyessään. Vuonna prokaryootit, useimmat säätelyproteiinit ovat ominaisia yksi geeni, vaikka on olemassa muutamia proteiineja, jotka toimivat laajemmin., Esimerkiksi jotkut repressorit sitoutuvat lähelle mRNA-tuotannon alkua kokonaisen operonin eli yhteissääntelygeenien rykelmän osalta. Lisäksi, jotkut repressors ovat hienosäätöä järjestelmä tunnetaan vaimennus, joka käyttää mRNA: n rakenne estää sekä transkriptio ja käännös riippuen pitoisuus on operon on end-tuote entsyymejä. (Vuonna eukaryooteissa, ei ole tarkkaa vastaava vaimennus, koska transkriptio tapahtuu tumassa ja käännös tapahtuu solulimassa, jolloin tällainen koordinoitu vaikutus mahdotonta.,) Vielä yksi prokaryoottisen säätelyn kerros vaikuttaa RNA-polymeraasin rakenteeseen, joka kytkee päälle suuret geeniryhmät. Tässä RNA-polymeraasin sigma-tekijä muuttuu useita kertoja tuottamaan lämpöä ja kuivuutta kestäviä itiöitä. Täällä, artikkeleita prokaryootti-asetuksen kaivaa jokainen näistä aiheista, mikä ensisijainen kirjallisuutta monissa tapauksissa.
eukaryooteilla soluerot määräytyvät erilaisten geenien ilmentymisen perusteella., Esimerkiksi, eriytymätön hedelmöittynyt munasolu näyttää ja toimii aivan erilainen kuin ihon solujen, neuroni, tai lihassolujen koska erot geenit, jokainen solu ilmaisee. Syöpäsolu toimii eri tavalla kuin normaali solu samasta syystä: se ilmaisee eri geenejä. (Käyttämällä mikroarray analyysi, tutkijat voivat käyttää tällaisia eroja auttaa diagnosointiin ja valintaan asianmukaisen syövän hoitoon.) On kiinnostavaa, että eukaryooteissa geeniekspression oletustila on” off ”eikä” on”, kuten prokaryooteissa. Miksi näin on?, Salaisuus piilee chromatin, tai monimutkainen DNA: n ja histoni-proteiinien sijaitsee solun tumassa. Se histones ovat kaikkein evolutiivisesti konservoituneita proteiineja tiedossa; ne ovat elintärkeitä hyvinvointia eukaryooteissa ja puron vähän muutoksia. Kun tietty geeni on tiukasti sidoksissa histoniin, kyseinen geeni on ” pois päältä.”Mutta miten eukaryoottiset geenit sitten onnistuvat pakenemaan tätä hiljentymistä? Tässä histone-koodi tulee kuvaan., Tämä koodi sisältää muutoksia histones’ positiivisesti varautuneita aminohappoja luoda joitakin aloja, joilla DNA on avoimempi ja toiset jossa se on hyvin tiukasti sidottu. DNA: n metylaatio on yksi mekanismi, joka vaikuttaa koordinoitava histoni muutokset, erityisesti ne, jotka johtavat geenien ilmentymisen hiljentäminen. Myös pienet koodaamattomat rnat, kuten RNAi, voivat olla mukana säätelyprosesseissa, jotka muodostavat ”hiljaisen” kromatiinin., Toisaalta, kun hännät histoni molekyylit ovat asetyloitu tiettyihin paikkoihin, nämä molekyylit ovat vähemmän vuorovaikutusta DNA: n kanssa, mikä jättää enemmän auki. Tällaisten alojen avaamisen sääntely on kuuma aihe tutkimuksessa. Esimerkiksi, tutkijat tietävät nyt, että komplekseja proteiinien kutsutaan chromatin remontin komplekseja käyttää ATP pakata DNA: ta enemmän auki kokoonpanoissa. Tutkijat ovat myös päättäneet, että se on mahdollista, solujen säilyttää sama histoni koodi ja DNA: n metylaatio kuvioita läpi monia solunjakautuminen., Tätä pysyvyyttä ilman riippuvuutta emäsparista kutsutaan epigenetiikaksi, ja on runsaasti todisteita siitä, että epigeneettiset muutokset aiheuttavat monia ihmisen sairauksia.
jotta transkriptio tapahtuisi, mahdollisen transkriptiovyöhykkeen ympärillä oleva alue on purettava. Tämä on monimutkainen prosessi, joka edellyttää koordinointia histoni muutoksia, transkriptio tekijä, sitovat ja muut chromatin remontin toimintaa. Kun DNA on auki, spesifiset DNA-sekvenssit ovat silloin saatavilla tietyille proteiineille sitoutumaan., Monet näistä proteiineista ovat aktivaattoreita, kun taas toiset ovat repressoreita; eukaryooteissa kaikkia tällaisia proteiineja kutsutaan usein transkriptiotekijöiksi (TFS). Jokaisen TF on erityinen DNA: ta sitova alue, joka tunnistaa 6-10 pohja-pari motiivi DNA, sekä effector domain. Koeputkessa, tutkijat voivat löytää jalanjälki TF jos tuo proteiini sitoutuu sen matching motiivi pala DNA: ta. He voivat myös nähdä, hidastaako TF: n sitoutuminen DNA: n siirtymistä geelielektroforeesissa.,
aktivoiva TF, että efektori-domain rekrytoi RNA-polymeraasi II, eukaryoottisesta mRNA-tuottaa-polymeraasi aloittaa transkriptio vastaava geeni. Jotkut aktivoivat TFs jopa päälle useita geenejä kerralla. Kaikki TFs sitoutuvat promoottoreihin juuri ennen eukaryoottisia geenejä, jotka muistuttavat bakteerien säätelyproteiineja. Kuitenkin, he myös sitoutuvat alueiden nimeltään parantajia, joka voi olla suunnattu eteen-tai taaksepäin, ja se sijaitsee ylävirtaan tai alavirtaan tai jopa geenin intronit, ja edelleen aktivoi geeniekspressiota., Koska monet geenit ovat coregulated, opiskelu geenien ilmentyminen koko genomin kautta microarray tai massiivisesti rinnakkaisen sekvensoinnin avulla tutkijat voivat nähdä, mitkä ryhmät geenit ovat coregulated aikana eriyttäminen, syöpä, ja muiden valtioiden ja prosesseja.
useimmat eukaryootit käyttävät myös pieniä koodaamattomia RNAs: iä säätelemään geenien ilmentymistä. Esimerkiksi entsyymi Dicer löytää RNA: n kaksijuosteisia alueita ja leikkaa lyhyitä paloja, jotka voivat toimia sääntelytehtävässä. Argonaute on toinen entsyymi, joka on tärkeä asetus pienten noncoding RNA–riippuvainen järjestelmät., Tässä meillä offfer johdanto artikkeli näistä RNAs, mutta enemmän sisältöä tarvitaan; ota yhteyttä toimittajiin, jos olet kiinnostunut osallistumaan.
Leimautuminen on vielä yksi prosessi mukana eukaryoottisesta geeni asetus; tämä prosessi liittyy hiljentäminen yksi kaksi alleelia geenin solun koko elinkaari. Leimautuminen vaikuttaa geenien vähemmistöön, mutta mukana on useita tärkeitä kasvun säätelijöitä. Joidenkin geenien kohdalla äidin kopio hiljennetään aina, kun taas eri geenien kohdalla isänkopio hiljennetään aina., Näihin geeneihin munasolun tai sperman muodostumisen aikana sijoitetut epigeneettiset jäljet kopioituvat uskollisesti jokaiseen myöhempään soluun, mikä vaikuttaa näihin geeneihin koko eliön eliniän ajan.
vielä yksi mekanismi, joka saa jotkin geenit hiljenemään organismin koko eliniän ajaksi, on X inaktivaatio. Esimerkiksi naaraspuolisilla nisäkkäillä toinen X-kromosomin kahdesta kopiosta suljetaan ja tiivistetään suuresti., Tämän jälkeen prosessi vaatii transkriptio, osallistui kaksi noncoding RNAs (joista yksi takit aktiivinen X-kromosomi), ja osallistuminen DNA-sitova proteiini nimeltään CTCF. Koska sääntelyn koodaamattomien RNAs-järjestelmien mahdollista roolia tässä prosessissa tutkitaan, saadaan epäilemättä lisätietoja X inaktivoinnista.