Основные пути регуляции экспрессии генов - Экспрессия генов
Конечным результатом экспрессии любого известного гена на молекулярном уровне является образование молекул РНК или белка, информация о первичной структуре которых закодирована в этом гене. Процесс биосинтеза белка складывается из многих взаимосвязанных этапов. Как уже упоминалось выше, основными из них являются транскрипция, трансляция, а также посттранскрипционные и посттрансляционные процессинг и модификации РНК и белка. Поэтому изменение скорости протекания каждого из данных этапов сопровождается, в конечном счете, изменением внутриклеточного содержания функционально активного продукта экспрессии гена. Следовательно, регуляторное воздействие на любом из этих этапов может привести к изменению уровня экспрессии соответствующего гена в клетках. Регулируемая экспрессия генов предполагает высокоспецифическое изменение внутриклеточного содержания кодируемых этими генами белков и нуклеиновых кислот в ответ на действие продуктов экспрессии других генов или регуляторных сигналов внутри - и внеклеточного происхождения, например низкомолекулярных метаболитов, ксенобиотиков или физических факторов (температура, ионизирующее излучение и т. п.). Избирательность таких воздействий становится возможной благодаря образованию высокоспецифических белок-белковых комплексов, комплексов лиганд-рецептор, распознаванию белками определенных последовательностей нуклеотидов ДНК или РНК, а также вследствие комплементарных взаимодействий нуклеиновых кислот друг с другом.
Избирательное действие низкомолекулярных биорегуляторов на гены происходит опосредованно через соответствующие рецепторы белковой природы. При этом, как правило, реализуется следующая схема: высоко - или низкомолекулярный эффектор (лиганд) специфически связывается с регуляторным белком-рецептором (например репрессором или активатором гена), изменяя конформацию рецептора таким образом, что он приобретает способность распознавать регуляторные последовательности нуклеиновых кислот или других регуляторных белков. Подобные взаимодействия, происходящие на одном из вышеупомянутых этапов биосинтеза белка, далее сопровождаются изменением эффективности экспрессии его гена. Очевидно, что наиболее продуктивно можно оказывать влияние на экспрессию гена через его транскрипцию. При таком способе регуляции должен изменяться внутриклеточный уровень соответствующих мРНК, который может лимитировать биосинтез белков рибосомами. Кроме того, прекращение синтеза мРНК для уменьшения внутриклеточного содержания ненужных в данный момент белков экономично и с энергетической точки зрения, так как с прекращением транскрипции перестает затрачиваться энергия на биосинтез ненужных макромолекул - мРНК или их предшественников. Действительно, регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции широко распространена в природе.
Однако этот способ не является единственным. В ряде случаев накопление мРНК в виде внутриклеточного пула без немедленной их трансляции происходит перед определенными стадиями дифференцировки клеток, например в яйцеклетках до оплодотворения. Эти неактивные мРНК могут длительное время храниться и немедленно использоваться после получения клетками соответствующих сигналов. Кроме того, альтернативный процессинг мРНК приводит к образованию из одного и того же предшественника нескольких зрелых мРНК, трансляция которых сопровождается синтезом разных белковых продуктов. Специальные регуляторные механизмы могут изменять соотношения таких процессированных мРНК и, как следствие, внутриклеточное содержание кодируемых ими полипептидов. Использование регуляции данного типа позволяет повысить кодирующие возможности генов путем более сжатого хранения генетической информации. Не меньшую пользу для клетки приносит и регуляция экспрессии генов на других уровнях: трансляционном и посттрансляционном, которые только в совокупности способны обеспечивать поддержание жизненно важного гомеостаза организма.
Это краткое резюме, в котором перечислены основные пути регуляции экспрессии генов на качественном уровне, подразумевает количественные изменения внутриклеточного содержания белков и РНК, закодированных в геноме живого организма, в ответ на соответствующие регуляторные воздействия.
Представляется весьма желательным построение количественных моделей регуляции активности генов. Такая постановка вопроса особенно актуальна с учетом тех глубоких перестроек фенотипа, которые сопровождают количественные изменения внутриклеточных концентраций продуктов конкретных генов (например в результате нарушения дозовой компенсации), в ряде случаев приводящие к развитию тяжелейших заболеваний (в частности синдрому Дауна).
Похожие статьи
-
Введение - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Экспрессия гена - реализация генетической информации, закодированной в ДНК. Осуществляется в процессах транскрипции и трансляции. В более полном смысле...
-
Регуляция транскрипции в клетках осуществляется на уровне индивидуальных генов, их блоков и даже целых хромосом. Возможность управления многими генами,...
-
Теория оперона - Регуляция экспрессии генов у прокариот
На основании генетических исследований индукции в-галактозидазы, участвующей в клетках E. coli, в гидролитическом расщеплении лактозы, Франсуа Жакоб и...
-
Гормональная регуляция экспрессии генов - Экспрессия генов
Регуляция с помощью гормонов - это частный случай регуляции на уровне транскрипции. Таким путем организм заставляет клетку "включить" определенные гены в...
-
Контроль экспрессии лактозного оперона E. coli - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Негативный индуцибельный контроль Лактозный оперон ( Lac -оперон ) , Как и большинство других полицистронных генетических структур, кодирует...
-
Регуляция после транскрипции, Моноаллельная экспрессия генов - Экспрессия генов
МикроРНК -- это короткие (18--25 нуклеотидов) последовательности односпиральной РНК, вызывают подавление экспрессии генов. МикроРНК связываются со своей...
-
Регуляция транскрипции оперонных генов - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Регуляция экспрессии генов с помощью факторов транскрипции может осуществляться по позитивному или негативному принципу. Если наличие регулятора на...
-
Выделяют три основные функции гормонов: - Гуморальная регуляция организма в онтогенезе
Обеспечение развития организма; Обеспечение приспособительных изменений в деятельности клеток, тканей, органов и организма в целом в зависимости от...
-
Позитивная индуцибельная регуляция - Регуляция экспрессии генов у прокариот
У ряда оперонов, кодирующих катаболитные гены, обнаружена способность связывать в области промотора особый регуляторный белок, который так и называют...
-
Экспрессия генов - Экспрессия генов
Экспрессия генов -- это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный...
-
Биосинтез РНК(Транскрипция) - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Синтез РНК можно представить следующей схемой : Субстратами реакции служат трифосфаты рибонуклеозидов. Реакция идет только в присутствии ДНК, выполняющей...
-
Разнообразные методы медико-генетической диагностики являются своеобразной формой реализации евгенических идей. В настоящее время методы генетической...
-
-дробление -гаструляция +имплантация -овуляция -эпиболия Какой процесс называется оплодотворением? +слияния мужской и женской половых клеток с...
-
РОФ - функционально разнородная группа белков, способных быстро изменять свою концентрацию при различных нарушениях гомеостаза независимо от природы и...
-
АЛКОГОЛЬНАЯ И НАРКОТИЧЕСКАЯ ЗАВИСИМОСТЬ - Регуляция физиологических процессов
Большинство рассматриваемых нейропептидов оказываются причастными к изменениям, связанным с Хроническим потреблением алкоголя. Исследуются различные...
-
Количественный анализ экспрессии генов - Экспрессия генов
Количественный анализ экспрессии генов -- анализ транскриптома, измерение транскрипционной активности гена, с помощью определения количества его...
-
Плазма крови - это раствор, состоящий из воды (90-92%) и сухой остаток (10 - 8%), состоящий из органических и неорганических веществ. (рис. 1)...
-
Потенциально метилируемые остатки C в соседстве с G (CрG), встречающиеся по длине гена, обычно метилированы. В геномах млекопитающих последовательности...
-
СУДОРОЖНЫЕ СОСТОЯНИЯ. ЭПИЛЕПСИЯ - Регуляция физиологических процессов
Анализируется информация о патологических сдвигах и функциональных перестройках нервной системы в условиях возникающего в гиппокампе очага возбуждения....
-
Случаи возникновения опухолевого роста могут быть вызваны мутациями, в том числе теми, которые возникают при спонтанном дезаминировании 5-метилцитозина....
-
Транскрипция и трансляция - Экспрессия генов
У прокариота и эукариота гены представляют собой последовательности нуклеотидов ДНК. На матрице ДНК происходит транскрипция -- синтез комплементарной...
-
Железы смешанной секреции, Вывод - Гуморальная регуляция организма в онтогенезе
Яички и яичники - это половые органы, которые также относят к эндокринной системе, так как они вырабатывают гормоны, регулирующие половые функции. В...
-
- создают онкотическое давление крови, от которого зависит обмен воды между кровью и межклеточной жидкостью; - определяют вязкость крови, что в свою...
-
Вирус белок генетический фаг Основные проблемы и явления Бактериофаги являются паразитами представителей почти всех групп прокариотических организмов от...
-
Организм человека представляет собой систему высокодифференцированных клеток, тканей, органов, согласованная работа которых является непременным условием...
-
"Наша способность к самообмену по поводу работы собственного мозга почти безгранична главным образом потому, что часть, о которой мы можем сообщить,...
-
Реализация функциональной активности фагоцитирующих клеток находится, в том числе, под контролем различных отделов нервной системы и регуляторных...
-
Начало разработки современной концепции рецепторов и их значения в регуляции функциональной активности клеток и нервных окончаний связано с именем JN...
-
Пути поступления - Токсикология мышьяка
Соединения мышьяка могут поступать в организм пероральным, ингаляционным путем, через кожу и слизистые оболочки, а также при парентеральном введении. При...
-
ОНТОГЕНЕЗ. ВОЗРАСТНЫЕ АСПЕКТЫ - Регуляция физиологических процессов
Проблемы возрастных изменений функций мозга рассматриваются в связи с нейропептидом Y. Ламинарное распределение иммунореактивных волокон NPY связывается...
-
Гормональная регуляция углеводного, липидного, белкового и водно-солевого обмена - Понятие гормонов
Основные энергетические ресурсы живого организма -- углеводы и жиры обладают высоким запасом потенциальной энергии, легко извлекаемой из них в клетках с...
-
БАЛАНТИДИЙ - Balantidium coli - возбудитель балантидиаза - антропозооноза. Географическое распространение - повсеместно. Локализация - толстый кишечник,...
-
Уровень АД, как известно, определяется тремя основными гемодинамическими показателями: 1. Величиной сердечного выброса (МО), который в свою очередь...
-
Итак, отдельным генам свойствен определенный рисунок распределения метилированных остатков цитозина, которые располагаются в основном в промоторной...
-
Пищевой путь передачи инфекции. Пищевая вспышка - Пути передачи кишечных инфекций
Пищевые продукты заражаются контаминированными руками источника инфекции (конечно, возможно заражение продуктов при использовании контаминированной воды...
-
Секреция рилизинг-факторов медиобазального гипоталамуса регулируется нервным и гуморальным путями. Гуморальный путь заключается в регулирующем влиянии...
-
Как управлять экспрессией - Технологии изучения клеточных механизмов памяти
Понимание того, каким же образом сигнал, поступающий к клетке, передается на немедленные ранние гены и приводит к их активации, позволяет влиять на их...
-
Регуляция дыхательных движений - Физиология и гигиена органов дыхания у детей
Регуляция дыхания осуществляется центральной нервной системой, специальные области которой обусловливают Автоматическое дыхание - чередование вдоха и...
-
Работа на границе контакта - Основные стратегии работы гештальт-терапевта
Клиент всегда включается в работу по поводу какого-либо "голода" и предъявляет терапевту привычный способ поддержания себя в голодном состоянии. При этом...
-
Это максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимально глубокого вдоха. Она колеблется от 3500 до 4800 мл у мужчин и от 300 до...
Основные пути регуляции экспрессии генов - Экспрессия генов