La expresión de genes – ¿qué es eso? la definición

¿Cuál es la expresión de los genes? ¿Cuál es su papel? ¿Cómo funciona el mecanismo de la expresión génica? ¿Cuáles son las perspectivas que abre ante nosotros? ¿Cómo es la regulación de la expresión génica en eucariotas y procariotas? He aquí una breve lista de preguntas que serán tratadas en este artículo.

información general

Expresión Génica – es la transferencia nombre de proceso de la información genética desde el ADN a través del ARN a las proteínas y polipéptidos. Vamos a hacer una pequeña digresión comprensión. Qué son los genes? Este polímeros de ADN lineales que están conectados por una larga cadena. El uso de la proteína que forman el cromosoma cromatina. Si hablamos de una persona, entonces tenemos cuarenta y seis. Se encuentra a unos 50 000-10 000 genes y 3,1 mil millones de pares de bases. ¿Cómo son guiados aquí? La longitud de las secciones a las que se está haciendo el trabajo, se indica en los miles y millones de nucleótidos. Un cromosoma contiene alrededor de 2000-5000 genes. En unos términos algo diferentes – unos 130 millones de pares de bases. Pero esto es sólo una estimación muy aproximada, que es más o menos cierto para las secuencias de gran tamaño. Si usted trabaja en distancias cortas, se violó la relación. También en esta planta puede afectar el cuerpo, en el que se lleva a cabo material de la obra.

Acerca de los genes

Tienen la longitud más variada. Aquí, por ejemplo, globina – es de 1500 nucleótidos. Un distrofina – para tanto como 2 millones! Sus elementos reguladores cis se pueden eliminar a partir del gen para una distancia considerable. Así, en globina que están a una distancia de 50 y 30 nucleótidos de tysyach 5'-y 3'-dirección, respectivamente. La presencia de dicha organización complica significativamente nuestra definición de los límites entre ellos. Además, los genes contienen una cantidad significativa de vysokopovtoryayuschihsya secuencias de responsabilidades funcionales que todavía no han entendido.

Para entender su estructura uno se puede imaginar que 46 cromosomas son volúmenes separados, en los que se almacena la información. Se agrupan en 23 pares. Uno de los dos elementos se hereda de un padre. "Texto", que se encuentra en "volúmenes" en varias ocasiones "releer" miles de generaciones, lo que trae una gran cantidad de errores y cambios (llamados mutaciones). Y todos ellos son heredados por la descendencia. Ahora hay suficiente información teórica para comenzar a lidiar con el hecho de que una expresión génica se manifiesta. Este hecho es el tema principal de este artículo.

La teoría del operón

Se basa en estudios genéticos, inducción β-galactosidasa, que participaron en la escisión hidrolítica de la lactosa. Fue formulada por Jacques Monod y Fransua Zhakobom. Esta teoría explica el mecanismo para el control de la síntesis de proteínas en procariotas. También juegan un papel importante y la transcripción. La teoría es que los genes son proteínas que son funcionalmente estrechamente relacionados con los procesos metabólicos, a menudo se agrupan. Crean unidades estructurales llamadas operones. Su importancia es que todos los genes que forman parte de ella, expresan al unísono. En otras palabras, pueden ser transcritas, o ninguno de ellos puede ser "leída". En tales casos, el operón es activa o pasiva. nivel de expresión génica se puede cambiar sólo si hay un conjunto de elementos individuales.

La inducción de la síntesis de proteínas

Imaginemos que tenemos una célula que en su crecimiento como fuente de carbono utilización de la glucosa. Si se cambia para el disacárido lactosa, en pocos minutos se puede estar seguro de que se ha adaptado a las condiciones que han cambiado. Que no hay una explicación: la célula puede operar ambas fuentes de crecimiento, pero una de ellas es más adecuado. Por lo tanto, hay una "vista" a un fabricable compuesto químico. Pero si se pierde y se sustituye por la lactosa aparece, la ARN polimerasa responsable se activa y comienza a ejercer su influencia en la producción de la proteína deseada. Es más una teoría, pero ahora vamos a hablar de cómo se produce la expresión génica real. Esto es muy emocionante.

La organización de la cromatina

Materiales de este párrafo es un modelo de células diferenciadas de un organismo multicelular. Los núcleos de cromatina apilan de manera que sólo una pequeña transcripción del genoma está disponible (aproximadamente 1%). Pero a pesar de esto, gracias a la unidad de diversidad y complejidad de los procesos que tienen lugar en ellos podemos influir en ellos. Por el momento, para la persona que está a disposición de tal impacto en la organización de la cromatina:

1. Cambiar el número de genes estructurales.
2. Transcribir de manera eficiente las diferentes partes del código.
3. Reconstruir los genes en los cromosomas.
4. Hacer modificaciones y cadenas de polipéptidos sintetizados.

Sin embargo, la expresión eficaz del gen diana se logra a través estricta tecnología de adherencia. No importa lo que el trabajo se está haciendo, incluso si el experimento va en un pequeño virus. Lo más importante – es a seguir con el plan elaborado por la intervención.

Cambiar el número de genes

¿Cómo puede ser implementado? Imaginemos que estamos interesados en el efecto sobre la expresión génica. Como prototipo tomamos eucariota material. Ha alta plasticidad, por lo tanto, podemos realizar los siguientes cambios:

1. Para aumentar el número de genes. Se utiliza en los casos en los que es necesario que el cuerpo ha aumentado la síntesis de un producto específico. En tal condición se amplifican muchos elementos útiles del genoma humano (por ejemplo, ARNr, ARNt, las histonas, y así sucesivamente). Estos sitios pueden tener tándem dentro de los cromosomas, e incluso ir más allá de ellos en la cantidad de 100 mil a 1 millón de pares de bases. Veamos una aplicación práctica. Nos interesa es el gen de la metalotioneína. Su producto de proteína se puede unir metales pesados como zinc, cadmio, mercurio y cobre y, respectivamente, para proteger el cuerpo de envenenamiento ellos. Su activación puede ser útil para las personas que trabajan en condiciones inseguras. Si una persona hay un aumento de la concentración de metales pesados se mencionó anteriormente, la activación del gen se produce lentamente automáticamente.
2. Reducir el número de genes. Rara vez se utiliza el método de la regulación. Pero aquí también hay ejemplos. Uno de los más famosos – Son las células rojas de la sangre. Cuando maduran, el núcleo se colapsa y el portador pierde su genoma. Tal proceso de maduración y linfocitos probados y células plasmáticas, varios clones que se sintetizaron secretada formas de inmunoglobulinas.

reordenamiento del gen

También es importante la posibilidad de mover y combinar el material con el que es capaz de la transcripción y la replicación. Este proceso se llama recombinación genética. Por lo mecanismos es posible? Vamos a considerar la respuesta a esta pregunta en el ejemplo de anticuerpos. Son creados por los linfocitos B, que pertenecen a una especie de clon específico. Y en caso de contacto con el cuerpo del antígeno al que el anticuerpo es complementario con el sitio activo de unión sucede con la proliferación subsiguiente de las células. ¿Por qué es que el cuerpo humano tiene la capacidad de crear una variedad de proteínas? Esto es posible gracias a la recombinación y mutaciones somáticas. Sin embargo, podría ser el resultado de los cambios hechos por el hombre en la estructura del ADN.

cambio de ARN

Expresión Génica – es el proceso por el cual juega un ácido ribonucleico papel importante. Si tenemos en cuenta el ARNm es necesario tener en cuenta que después de la estructura de la transcripción primaria puede variar. La secuencia de nucleótidos de los genes de la misma. Pero en diferentes tejidos del ARNm puede aparecer sustituciones, inserciones, o simplemente la pérdida ocurrirá parejas. Como un ejemplo de la naturaleza puede conducir apoproteína B, generado en las células del intestino delgado y el hígado. Lo que está editando una diferencia? La versión producida por el intestino, tiene 2152 aminoácidos. Considerando que el contenido de hígado versión cuenta con saldos 4563! Y a pesar de esta diferencia, tenemos exactamente apoproteína B.

Los cambios en la estabilidad del mRNA

Casi hemos llegado a la conclusión de que era posible hacer en proteínas y polipéptidos. Pero seamos sinceros, sin embargo, mira la estabilidad del ARNm cómo puede ser fijo. Para ello, inicialmente se debe abandonar el núcleo y salir del citoplasma. Esto se logra a través de los poros existentes. Un gran número de mRNA se escinde por nucleasas. Los que escapar a este destino, organizar complejos con las proteínas. Tiempo de vida del mRNA eucariota varía en un amplio intervalo (hasta varios días). Si estabilizar ARNm, a continuación, a una tasa fija se puede observar que el aumento del número de recién formada producto de proteína. nivel de la expresión génica en este caso no cambia, pero, más importante, el cuerpo va a operar con mayor eficiencia. Usando técnicas de biología molecular, el producto final puede ser codificada, que tendrá un tiempo de vida significativa. Así, por ejemplo, posible crear una β-globina de funcionar unas diez horas (esto es muy mucho para ello).

velocidad de proceso

Eso se considera en el sistema de expresión de genes en general. Ahora sólo queda para complementar la información disponible, el conocimiento de la rapidez de los procesos, así como proteínas de larga vida. Digamos que el control de la expresión génica se mantendrá. Cabe señalar que el efecto sobre la tasa no se considera el método primario de la diversidad regulación y la cantidad de producto de proteína. Aunque todavía se utiliza su cambio con el fin de lograr este objetivo. A modo de ejemplo la síntesis de un producto de proteína en los reticulocitos. la diferenciación de células hematopoyéticas en el nivel privado de núcleo (y por tanto el ADN). Los niveles de regulación de la expresión génica en general se construyen en función de algún tipo de posibilidades de conexión a influir activamente en los procesos en curso.

La duración de

Cuando se sintetiza una proteína, el tiempo durante el cual vivirá depende de la proteasa. No se puede llamar exactamente como sea posible, ya que en este caso va desde unas pocas horas hasta un par de años. velocidad de proteólisis es muy variable, dependiendo de lo que es la célula. Las enzimas que pueden catalizar procesos tienden a rápidamente "usado". Debido a esto, también se crean por el organismo en grandes cantidades. También en el curso de la vida proteína puede influir en el estado fisiológico del cuerpo. Además, si el producto defectuoso ha sido creado, se elimina rápidamente el sistema de protección. Por lo tanto, podemos decir con confianza que la única cosa que podemos decir – este es el tiempo de vida estándar obtenida en el laboratorio.

conclusión

Esta zona es muy prometedor. Por ejemplo, la expresión de genes extraños puede ayudar a curar enfermedades hereditarias, y eliminar la mutación negativa. A pesar de la presencia de un amplio conocimiento sobre el tema, podemos decir con confianza que la humanidad todavía está en el comienzo. La ingeniería genética hace poco aprendió a asignar las partes necesarias de nucleótidos. Hace 20 años había uno de los eventos más importantes de esta ciencia – se creó la oveja Dolly. Ahora, se están realizando investigaciones con embriones humanos. Podemos decir con confianza que estamos en el umbral del futuro, donde no hay enfermedades y malestar fisiológico. Pero antes de que nos encontramos allí, debe ser muy bueno para trabajar en beneficio de la prosperidad.