Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.7: Регуляція експресії генів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5727

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Висловіть себе

    Цей ескіз на малюнку\(\PageIndex{1}\) ілюструє деяку мінливість клітин людини. Форма та інші риси, які роблять кожен тип клітин унікальним, залежать головним чином від конкретних білків, які виробляє тип клітин. Наприклад, яйцеклітина - це клітина з великою цитоплазмою, оскільки вона живить ембріон після запліднення. Сперма - це дрібна клітина з по суті просто генетичним матеріалом. Робота сперми полягає в перенесенні генетичного матеріалу в яйцеклітину. Ескіз показує різні інші типи клітин. Білки закодовані в генах. Всі клітини організму мають однакові гени, тому всі вони мають генетичні вказівки для одних і тих же білків. Очевидно, що різні типи клітин повинні використовувати або експресувати різні гени для створення різних білків.

    різноманітність типів клітин тварин
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Різні клітини мають різну форму для виконання своїх конкретних завдань.

    Що таке експресія генів?

    Використання гена для створення білка називається експресією генів. Вона включає в себе синтез білка процесами транскрипції ДНК і трансляції мРНК. Він також може включати подальшу обробку білка після синтезу.

    Експресія генів регулюється, щоб гарантувати, що правильні білки виробляються, коли і де вони необхідні. Регуляція може відбуватися в будь-який момент експресії гена, від початку транскрипційної фази синтезу білка до переробки білка після того, як відбувається синтез. Регуляція транскрипції є однією з найскладніших частин генної регуляції в клітині еукаріотичних і є осередком цієї концепції.

    Регуляція транскрипції

    Як показано на малюнку\(\PageIndex{2}\), транскрипція контролюється регуляторними білками або факторами транскрипції. Ці білки зв'язуються з областями ДНК, званими регуляторними елементами, які розташовані поблизу промоторів. Промотор - це область гена, де РНК-полімераза зв'язується, щоб ініціювати транскрипцію ДНК до мРНК. Після того як регуляторні білки зв'язуються з регуляторними елементами, білки можуть взаємодіяти з РНК-полімеразою. Регуляторні білки зазвичай є або активаторами, або репресорами. Активатори - це регуляторні білки, які сприяють транскрипції шляхом посилення взаємодії РНК-полімерази з промотором. Репресори - це регуляторні білки, які перешкоджають транскрипції, перешкоджаючи прогресу РНК-полімерази вздовж ланцюга ДНК, тому ДНК не може транскрибуватися в мРНК.

    Підсилювачі транскрипції
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Enhancer - це послідовність ДНК, яка сприяє транскрипції. Кожен підсилювач складається з коротких послідовностей ДНК, які називаються дистальними елементами управління. Активатори, пов'язані з дистальними контрольними елементами, взаємодіють з білками-медіаторами і факторами транскрипції. Два різних гени можуть мати однаковий промотор, але різні дистальні контрольні елементи, що дозволяє диференціальну експресію генів.

    Підсилювачі

    Хоча регуляторні білки та елементи, як правило, є ключовими гравцями в регулюванні транскрипції, інші фактори також можуть бути залучені. Наприклад, регулювання транскрипції також може включати підсилювачі. Підсилювачі - це віддалені області ДНК, які можуть петляти назад, щоб взаємодіяти з промотором гена та покращувати транскрипцію.

    Регулювання під час розробки

    Регуляція експресії генів надзвичайно важлива під час раннього розвитку організму. Регуляторні білки повинні включати певні гени в конкретні клітини в потрібний час, щоб людина розвивала нормальні органи та системи органів. Гени гомеобокса - це велика група генів, які регулюють розвиток під час ембріональної стадії. У людини існує, за оцінками, 235 функціональних генів гомеобокса. Вони присутні на кожній хромосомі і, як правило, групуються в кластери. Гени Homeobox містять інструкції по виготовленню ланцюжків з 60 амінокислот, які називаються гомеодомеїнами. Білки, що містять гомеодоміни, є факторами транскрипції, які зв'язуються і контролюють діяльність інших генів. Гомеодомен - це частина білка, яка зв'язується з геном-мішенню і контролює його експресію.

    Рецензія

    1. Визначити експресію генів.
    2. Чому необхідно регулювати експресію генів?
    3. Поясніть, як регуляторні білки можуть активувати або пригнічувати транскрипцію.
    4. Опишіть гени гомеобox і їх роль у розвитку організму.
    5. Обговорити роль регуляторних генних мутацій при раку.
    6. Поясніть взаємозв'язок між протоонкогенами і онкогенами.
    7. Якщо щойно запліднена яйцеклітина містила мутацію в гені гомеобкса, який вплив, на вашу думку, це може мати на ембріон, що розвивається? Поясніть свою відповідь.
    8. Які з перерахованих нижче білків?
      1. репресори
      2. Промоутери
      3. Регуляторні елементи
      4. Все вищесказане
    9. Що з перерахованого нижче є областю ДНК?
      1. Домео домен
      2. Активатор
      3. Ящик ТАТА
      4. Обидва A і C
    10. Порівняйте і контрастні підсилювачі і активатори.
    11. Правда чи брехня. Мутації в генах, які зазвичай або сприяють або пригнічують поділ клітин, можуть викликати рак.
    12. Правда чи брехня. Експресія генів регулюється лише на транскрипційній стадії.
    13. Правда чи брехня. Якщо РНК-полімераза не може зв'язуватися з промотором гена, вона не може транскрибувати цей ген в мРНК.

    Дізнатися більше

    https://bio.libretexts.org/link?17035#Explore_More

    Мутації в регуляції експресії генів можуть призвести до неконтрольованого поділу клітин, також відомого як рак. Дізнайтеся більше тут:

    Атрибуції

    1. Різноманітність клітин тварин від Sunshineconnelly, ліцензована CC BY 3.0 через Wikimedia Commons
    2. Ген транскрипції еукаріотичної за допомогою OpenStax через Lumen Learning, CC BY 4.0
    3. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0