Geenin ilmentyminen

Geenin ilmentyminen on prosessi, jossa geenin perinnöllinen informaatio, DNA-emäsparien sekvenssi, muuttuu toimivaksi geenituotteeksi, kuten proteiiniksi tai RNA:ksi. Perusajatuksena on, että DNA transkriboidaan RNA:ksi, joka sitten käännetään proteiineiksi. Proteiinit muodostavat monet solun tai organismin rakenteet ja kaikki entsyymit.

Geeniekspressioprosessin useita vaiheita voidaan muokata (virittää). Tähän kuuluvat sekä transkriptio että  translaatiot ja proteiinin lopullinen taittotila. Geenien säätely kytkee geenejä päälle ja pois päältä ja ohjaa siten solujen erilaistumista ja morfogeneesiä. Geenien säätely voi toimia myös evoluution perustana: geenien ilmentymisen ajoituksen, sijainnin ja määrän kontrolloinnilla voi olla syvällinen vaikutus organismin kehitykseen.

Geenin ilmentyminen voi vaihdella paljon eri kudoksissa. Tätä kutsutaan pleiotropismiksi, joka on genetiikassa laajalle levinnyt ilmiö.

Kaavio, josta käy ilmi, missä DNA-mRNA-proteiinireitin vaiheissa ilmentymistä voidaan ohjata.Zoom
Kaavio, josta käy ilmi, missä DNA-mRNA-proteiinireitin vaiheissa ilmentymistä voidaan ohjata.

Epigenetiikka

Biologiassa epigenetiikka on fenotyypin (ulkonäön) tai geeniekspression perinnöllisten muutosten tutkimista, jotka johtuvat muista mekanismeista kuin DNA-sekvenssin muutoksista.

Nämä muutokset voivat säilyä solunjakautumisen kautta koko yksilön loppuelämän ajan ja myös useiden sukupolvien ajan. Organismin taustalla oleva DNA-sekvenssi ei kuitenkaan muutu. Sen sijaan muut kuin geneettiset tekijät saavat organismin geenit käyttäytymään (ilmentymään) eri tavalla.

Paras esimerkki epigeneettisistä muutoksista eukaryoottien biologiassa on solujen erilaistumisprosessi. Morfogeneesin aikana totipotentit kantasolut muuttuvat alkion eri solulinjoiksi, joista puolestaan tulee täysin erilaistuneita soluja. Toisin sanoen yksittäinen hedelmöittynyt munasolu - zygootti - jakautuu ja kehittyy. Tytärsolut muuttuvat kypsän alkion moniksi solutyypeiksi. Näitä ovat hermosolut, lihassolut, epiteeli, verisuonet ja niin edelleen. Tämä tapahtuu aktivoimalla joitakin geenejä ja estämällä toisia.

Epigeneettiset muutokset ovat pitkäaikaisia, ja ne selviävät yleensä solunjakautumisprosessista (mitoosista). Muutokset tapahtuvat kromatiinissa, joka on DNA:n ja sitä ympäröivien histoniproteiinien yhdistelmä kromosomissa. Yksityiskohtia siitä, miten tämä tapahtuu, selvitetään vielä, mutta on melko varmaa, että DNA:n ja histonin kietoutuminen on keskeinen piirre.

Geenien säätely

Ylös- ja alas-sääntely

Ylössäätely lisää yhden tai useamman geenin ilmentymistä ja sen seurauksena näiden geenien koodaamia proteiineja. Alasääntely on prosessi, joka johtaa geenien ja proteiinien ilmentymisen vähenemiseen.

Induktio vs. tukahduttaminen

Geenien säätely voidaan tiivistää seuraavasti:

  • Indusoituvat järjestelmät: indusoituva järjestelmä on pois päältä, ellei läsnä ole jotakin molekyyliä (jota kutsutaan induktoriksi), joka mahdollistaa geeniekspression.
  • Repressiiviset järjestelmät: Repressiivinen järjestelmä on päällä, paitsi jos läsnä on jokin molekyyli (jota kutsutaan corepressoriksi), joka tukahduttaa geenin aktiivisuuden. Molekyylin sanotaan tukahduttavan ilmentymistä.

Säätelyyn liittyvät RNA:t

Eräät RNA:t säätelevät geenejä, toisin sanoen ne säätelevät geenien transkriptiota tai translaatiota. Seuraavassa on kaksi tärkeää esimerkkiä

miRNA

Mikro-RNA:t (miRNA) toimivat liittymällä entsyymiin ja estämällä mRNA:n (sanansaattaja-RNA) tai nopeuttamalla sen hajoamista. Tätä kutsutaan RNA-interferenssiksi.

siRNA

Pienet häiritsevät RNA:t (joita joskus kutsutaan myös vaimentaviksi RNA:iksi) häiritsevät tietyn geenin ilmentymistä. Ne ovat melko pieniä (20/25 nukleotidia) kaksijuosteisia molekyylejä. Niiden löytäminen on aiheuttanut aallonharppauksen biolääketieteellisessä tutkimuksessa ja lääkekehityksessä.

Eukaryoottisen proteiinia koodaavan geenin rakenne.Zoom
Eukaryoottisen proteiinia koodaavan geenin rakenne.

Aiheeseen liittyvät sivut

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Mitä on geeniekspressio?


V: Geenien ilmentyminen on prosessi, jossa geenin periytyvä informaatio muuttuu toiminnalliseksi tuotteeksi, kuten proteiiniksi tai RNA:ksi.

K: Miten geeniekspressio saavutetaan?


V: Geenien ilmentyminen tapahtuu prosessissa, jossa DNA transkriboidaan RNA:ksi, joka sitten käännetään proteiineiksi.

K: Mitä proteiinit tekevät solussa tai organismissa?


V: Proteiinit muodostavat monia solun tai organismin rakenteita ja kaikkia entsyymejä.

K: Mitä on geenien säätely?


V: Geenien säätely on prosessi, jossa geenit kytkeytyvät pois ja päälle, mikä ohjaa solujen erilaistumista ja morfogeneesiä.

K: Miten geenien säätely voi toimia evoluution muutoksen perustana?


V: Geenien säätely voi toimia evolutiivisen muutoksen perustana ohjaamalla geenien ilmentymisen ajoitusta, sijaintia ja määrää ja vaikuttamalla siten syvällisesti organismin kehitykseen.

K: Mitä on pleiotropismi?


V: Pleiotropismi on genetiikan ilmiö, jossa geenin ilmentyminen voi vaihdella paljon eri kudoksissa.

K: Missä geeniekspression vaiheissa geenien ilmentymistä voidaan moduloida?


V: Sekä transkriptio- että translaatiovaihetta ja proteiinin lopullista taitettua tilaa voidaan muokata geeniekspression aikana.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3