Exprimare genetică

Autor: Leandro Alegsa Data creării: 7 decembrie 2021

Expresia genetică este procesul prin care informația ereditară dintr-o genă, secvența de perechi de baze ADN, este transformată într-un produs genetic funcțional, cum ar fi o proteină sau ARN. Ideea de bază este că ADN-ul este transcris în ARN, care este apoi tradus în proteine. Proteinele alcătuiesc multe dintre structurile și toate enzimele dintr-o celulă sau dintr-un organism.

Mai multe etape ale procesului de expresie genetică pot fi modulate (reglate). Aceasta include atât transcrierea și DeepL traduceri, cât și starea finală pliată a unei proteine. Reglarea genelor activează și dezactivează genele, controlând astfel diferențierea celulară și morfogeneza. Reglarea genelor poate servi, de asemenea, ca bază pentru schimbarea evolutivă: controlul momentului, locației și cantității de expresie a genelor poate avea un efect profund asupra dezvoltării organismului.

Expresia unei gene poate varia foarte mult în diferite țesuturi. Acest lucru se numește pleiotropism, un fenomen larg răspândit în genetică.

Diagramă care arată în ce etape ale căii ADN-ARNm-proteine poate fi controlată expresia.

Epigenetică

În biologie, epigenetica este studiul modificărilor moștenite ale fenotipului (aspectului) sau ale expresiei genice cauzate de alte mecanisme decât modificările secvenței ADN de bază.

Aceste modificări pot rămâne prin diviziuni celulare pentru tot restul vieții individului și pot, de asemenea, să dureze mai multe generații. Cu toate acestea, nu există nicio modificare a secvenței de ADN care stă la baza organismului. În schimb, factorii non-genetici determină genele organismului să se comporte (să se exprime) diferit.

Cel mai bun exemplu de modificări epigenetice în biologia eucariotelor este procesul de diferențiere celulară. În timpul morfogenezei, celulele stem totipotente devin diferitele linii celulare ale embrionului, care, la rândul lor, devin celule complet diferențiate. Cu alte cuvinte, o singură celulă de ovul fertilizată - zigotul - se divide și se dezvoltă. Celulele fiice se transformă în numeroasele tipuri de celule ale embrionului matur. Acestea includ neuroni, celule musculare, epiteliu, vase de sânge și așa mai departe. Acest lucru se întâmplă prin activarea unor gene și inhibarea altora.

Modificările epigenetice sunt pe termen lung și, de obicei, supraviețuiesc procesului de diviziune celulară (mitoză). Modificările au loc în cromatină, care este o combinație între ADN și proteinele histone care îl înconjoară în cromozom. Detaliile modului în care se întâmplă acest lucru sunt încă în curs de elaborare, dar este destul de sigur că înfășurarea ADN-ului și a histonei este o caracteristică cheie.

Reglarea genelor

Reglarea în sus și în jos

Reglarea în sus crește expresia uneia sau mai multor gene și, ca urmare, a proteinei (proteinelor) codificate de aceste gene. Down-reglementarea este un proces care are ca rezultat scăderea expresiei genelor și a proteinelor.

Inducție vs. represiune

Reglarea genelor poate fi rezumată astfel:

Sisteme inductibile: un sistem inductibil este oprit dacă nu există prezența unei molecule (numită inductor) care permite exprimarea genei.
Sisteme represibile: un sistem represibil este activat doar în prezența unei molecule (numită corepresor) care suprimă activitatea genei. Se spune că această moleculă reprimă expresia.

ARN-uri de reglementare

Există o serie de ARN-uri care reglează genele, adică reglează rata la care genele sunt transcrise sau traduse. Următoarele sunt două exemple importante

miARN

Micro ARN-urile (miARN) acționează prin unirea cu o enzimă și blocarea ARNm (ARN mesager) sau accelerarea descompunerii acestuia. Acest lucru se numește interferență ARN.

siRNA

ARN de interferență de mici dimensiuni (uneori numite ARN de reducere la tăcere) interferează cu expresia unei gene specifice. Acestea sunt molecule bicatenare destul de mici (20/25 nucleotide). Descoperirea lor a provocat o creștere bruscă în cercetarea biomedicală și în dezvoltarea de medicamente.

Structura unei gene eucariote codificatoare de proteine.

Pagini conexe

Întrebări și răspunsuri

Î: Ce este expresia genetică?

R: Expresia genică este procesul prin care informația ereditară dintr-o genă este transformată într-un produs funcțional, cum ar fi o proteină sau un ARN.

Î: Cum se realizează expresia genică?

R: Expresia genică se realizează printr-un proces prin care ADN-ul este transcris în ARN, care este apoi tradus în proteine.

Î: Ce fac proteinele într-o celulă sau într-un organism?

R: Proteinele alcătuiesc multe dintre structurile și toate enzimele dintr-o celulă sau dintr-un organism.

Î: Ce este reglarea genelor?

R: Reglarea genelor este procesul prin care genele sunt activate și dezactivate, ceea ce controlează diferențierea și morfogeneza celulară.

Î: Cum poate reglarea genelor să servească drept bază pentru schimbările evolutive?

R: Reglarea genelor poate servi drept bază pentru schimbarea evolutivă prin controlul momentului, locației și cantității de expresie a genelor, având astfel un efect profund asupra dezvoltării unui organism.

Î: Ce este pleiotropismul?

R: Pleiotropismul este fenomenul din genetică în care expresia unei gene poate varia foarte mult în diferite țesuturi.

Î: Ce etape ale expresiei genelor pot fi modulate?

R: Atât etapele de transcriere și de traducere, cât și starea finală de pliere a unei proteine pot fi modulate în timpul expresiei genice.