Génexpresszió az a
A génexpresszió az a folyamat, amelynek során a génben lévő örökletes információ, a DNS-bázispárok szekvenciája funkcionális géntermékké, például fehérjévé vagy RNS-é alakul. Az alapgondolat az, hogy a DNS-t RNS-vé írják át, amely aztán fehérjékké fordítódik. A fehérjék alkotják a sejt vagy szervezet számos szerkezetét és az összes enzimet.
A génexpressziós folyamat több lépése is módosítható (hangolható). Ez magában foglalja mind a transzkripciót és a transzlációt, mind pedig a fehérje végső összehajtott állapotát. A génszabályozás be- és kikapcsolja a géneket, és így irányítja a sejtdifferenciálódást, valamint a morfogenezist. A génszabályozás az evolúciós változások alapjául is szolgálhat: a génexpresszió időzítésének, helyének és mennyiségének szabályozása mélyreható hatással lehet a szervezet fejlődésére.
Egy gén kifejeződése nagymértékben változhat a különböző szövetekben. Ezt nevezzük pleiotropizmusnak, amely a genetikában széles körben elterjedt jelenség.
A DNS-mRNS-fehérje útvonal mely szakaszaiban szabályozható az expresszió
Epigenetika
A biológiában az epigenetika a fenotípus (megjelenés) vagy a génexpresszió öröklött változásainak tanulmányozása, amelyeket nem a DNS-szekvencia változásai okoznak.
Ezek a változások a sejtosztódások révén az egyén hátralévő életében is megmaradhatnak, és több generáción keresztül is fennmaradhatnak. A szervezet alapjául szolgáló DNS-szekvencia azonban nem változik. Ehelyett nem genetikai tényezők hatására a szervezet génjei másképp viselkednek (fejezik ki magukat).
Az epigenetikai változások legjobb példája az eukarióta biológiában a sejtdifferenciálódás folyamata. A morfogenezis során a totipotens őssejtekből az embrió különböző sejtvonalai lesznek, amelyek viszont teljesen differenciált sejtekké válnak. Más szóval, egyetlen megtermékenyített petesejt - a zigóta - osztódik és fejlődik. A leánysejtek az érett embrió számos sejttípusává alakulnak át. Ezek közé tartoznak az idegsejtek, izomsejtek, hámsejtek, erek stb. Ez úgy történik, hogy egyes gének aktiválódnak, míg mások gátlódnak.
Az epigenetikai változások hosszú távúak, és általában túlélik a sejtosztódási folyamatot (mitózis). A változások a kromatinban következnek be, amely a DNS és az azt körülvevő hisztonfehérjék kombinációja a kromoszómában. Hogy ez hogyan történik, annak részletei még kidolgozás alatt állnak, de az már eléggé biztos, hogy a DNS és a hisztonok csomagolása kulcsfontosságú.
Génszabályozás
Fel- és leszabályozás
Az up-reguláció növeli egy vagy több gén és ennek eredményeként az e gének által kódolt fehérje(k) expresszióját. Az alulreguláció olyan folyamat, amely a gén- és fehérjeexpresszió csökkenését eredményezi.
Indukció vs. elnyomás
A génszabályozás a következőképpen foglalható össze:
- Indukálható rendszerek: egy indukálható rendszer kikapcsol, hacsak nincs jelen valamilyen molekula (úgynevezett induktor), amely lehetővé teszi a génexpressziót.
- Represszibilis rendszerek: egy represszibilis rendszer csak akkor van bekapcsolva, ha a génaktivitást elnyomó molekula (úgynevezett korepresszor) jelen van. A molekuláról azt mondjuk, hogy elnyomja az expressziót.
Szabályozó RNS-ek
Számos olyan RNS létezik, amely szabályozza a géneket, azaz szabályozza a gének átíródásának vagy fordításának sebességét. A következő két fontos példa
miRNS
A mikro-RNS-ek (miRNS) úgy hatnak, hogy egy enzimhez csatlakozva blokkolják az mRNS-t (hírvivő RNS), vagy felgyorsítják annak lebomlását. Ezt nevezik RNS-interferenciának.
siRNS
A kis interferáló RNS-ek (néha csendesítő RNS-eknek is nevezik őket) beavatkoznak egy adott gén kifejeződésébe. Ezek meglehetősen kicsi (20/25 nukleotidos) kettős szálú molekulák. Felfedezésük az orvosbiológiai kutatás és a gyógyszerfejlesztés fellendülését okozta.
Egy eukarióta fehérjét kódoló gén szerkezete.
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi az a génkifejeződés?
V: A génexpresszió az a folyamat, amelynek során a génben lévő örökletes információ funkcionális termékké, például fehérjévé vagy RNS-é alakul.
K: Hogyan valósul meg a génkifejeződés?
V: A génkifejeződés egy olyan folyamat révén valósul meg, amelyben a DNS-t RNS-vé írják át, amely aztán fehérjékké transzlálódik.
K: Mit csinálnak a fehérjék egy sejtben vagy szervezetben?
V: A fehérjék alkotják a sejt vagy szervezet számos szerkezetét és az összes enzimet.
K: Mi a génszabályozás?
V: A génszabályozás az a folyamat, amelynek során a gének ki- és bekapcsolódnak, ami a sejtek differenciálódását és morfogenezisét irányítja.
K: Hogyan szolgálhat a génszabályozás az evolúciós változások alapjául?
V: A génszabályozás az evolúciós változások alapjául szolgálhat azáltal, hogy szabályozza a génexpresszió időzítését, helyét és mennyiségét, és ezáltal mélyreható hatást gyakorol a szervezet fejlődésére.
K: Mi az a pleiotropizmus?
V: A pleiotropizmus az a jelenség a genetikában, amikor egy gén kifejeződése nagymértékben változhat a különböző szövetekben.
K: A génexpresszió mely szakaszai módosíthatók?
V: A génexpresszió során mind a transzkripciós, mind a transzlációs szakaszok, valamint a fehérje végső, összehajtott állapota módosítható.
