Expresia génu
Expresia génu je proces, pri ktorom sa dedičná informácia v géne, sekvencia párov báz DNA, mení na funkčný génový produkt, napríklad na bielkovinu alebo RNA. Základnou myšlienkou je, že DNA sa prepisuje do RNA, ktorá sa potom prekladá do proteínov. Proteíny tvoria mnohé štruktúry a všetky enzýmy v bunke alebo organizme.
V procese expresie génov možno modulovať (nastaviť) niekoľko krokov. Patrí sem transkripcia aj preklad a konečný zložený stav proteínu. Regulácia génov zapína a vypína gény, a tak riadi diferenciáciu buniek a morfogenézu. Regulácia génov môže slúžiť aj ako základ evolučných zmien: kontrola načasovania, umiestnenia a množstva génovej expresie môže mať zásadný vplyv na vývoj organizmu.
Expresia génu sa môže v rôznych tkanivách veľmi líšiť. Tento jav sa nazýva pleiotropizmus, ktorý je v genetike veľmi rozšírený.
Schéma znázorňujúca, v ktorých fázach cesty DNA-mRNA-proteín možno expresiu kontrolovať
Epigenetika
V biológii je epigenetika štúdiom dedičných zmien fenotypu (vzhľadu) alebo génovej expresie spôsobených inými mechanizmami ako zmenami v základnej sekvencii DNA.
Tieto zmeny môžu pretrvávať počas delenia buniek po zvyšok života jedinca a môžu pretrvávať aj vo viacerých generáciách. V základnej sekvencii DNA organizmu však nedochádza k žiadnej zmene. Namiesto toho negenetické faktory spôsobujú, že gény organizmu sa správajú (prejavujú) inak.
Najlepším príkladom epigenetických zmien v biológii eukaryotov je proces diferenciácie buniek. Počas morfogenézy sa totipotentné kmeňové bunky stávajú rôznymi bunkovými líniami embrya, ktoré sa následne stávajú plne diferencovanými bunkami. Inými slovami, jediná oplodnená vajíčková bunka - zygota - sa delí a vyvíja. Dcérske bunky sa menia na mnohé typy buniek zrelého embrya. Patria k nim neuróny, svalové bunky, epitel, cievy atď. Deje sa to aktiváciou niektorých génov a inhibíciou iných.
Epigenetické zmeny sú dlhodobé a zvyčajne prežívajú proces bunkového delenia (mitózy). K zmenám dochádza v chromatíne, ktorý je kombináciou DNA a okolitých histónových proteínov v chromozóme. Podrobnosti o tom, ako sa to deje, sa ešte stále riešia, ale je pomerne isté, že kľúčovým prvkom je obal DNA a histónu.
Regulácia génov
Zvýšenie a zníženie regulácie
Zvýšená regulácia zvyšuje expresiu jedného alebo viacerých génov a v dôsledku toho aj proteínu (proteínov), ktoré sú týmito génmi kódované. Znížená regulácia je proces, ktorého výsledkom je zníženie expresie génov a proteínov.
Indukcia vs. represia
Reguláciu génov možno zhrnúť takto:
- Indukovateľné systémy: indukovateľný systém je vypnutý, pokiaľ nie je prítomná nejaká molekula (nazývaná induktor), ktorá umožňuje expresiu génu.
- Represívne systémy: Represívny systém je zapnutý s výnimkou prítomnosti nejakej molekuly (nazývanej korepresor), ktorá potláča aktivitu génu. Hovorí sa, že táto molekula potláča expresiu.
Regulačné RNA
Existuje množstvo RNA, ktoré regulujú gény, to znamená, že regulujú rýchlosť, akou sa gény prepisujú alebo prekladajú. Nasledujú dva dôležité príklady
miRNA
Mikro RNA (miRNA) pôsobia tak, že sa pripájajú k enzýmu a blokujú mRNA (messenger RNA) alebo urýchľujú jej rozpad. Tento postup sa nazýva RNA interferencia.
siRNA
Malé interferujúce RNA (niekedy nazývané tlmiace RNA) zasahujú do expresie konkrétneho génu. Sú to pomerne malé (20/25 nukleotidov) dvojvláknové molekuly. Ich objavenie spôsobilo prudký nárast biomedicínskeho výskumu a vývoja liekov.
Štruktúra eukaryotického génu kódujúceho bielkoviny.
Súvisiace stránky
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to génová expresia?
Odpoveď: Expresia génu je proces, pri ktorom sa dedičná informácia v géne mení na funkčný produkt, napríklad na bielkovinu alebo RNA.
Otázka: Ako sa dosahuje expresia génov?
Odpoveď: Expresia génu sa dosahuje procesom, pri ktorom sa DNA prepisuje do RNA, ktorá sa potom prekladá do proteínov.
Otázka: Čo robia proteíny v bunke alebo organizme?
Odpoveď: Proteíny vytvárajú mnohé štruktúry a všetky enzýmy v bunke alebo organizme.
Otázka: Čo je to regulácia génov?
Odpoveď: Regulácia génov je proces, pri ktorom sa gény vypínajú a zapínajú, čím sa riadi diferenciácia a morfogenéza buniek.
Otázka: Ako môže regulácia génov slúžiť ako základ evolučných zmien?
Odpoveď: Regulácia génov môže slúžiť ako základ evolučných zmien tým, že riadi načasovanie, umiestnenie a množstvo génovej expresie, čím má zásadný vplyv na vývoj organizmu.
Otázka: Čo je to pleiotropizmus?
Odpoveď: Plejotropizmus je jav v genetike, keď sa expresia génu môže v rôznych tkanivách veľmi líšiť.
Otázka: Ktoré štádiá expresie génov možno modulovať?
Odpoveď: Počas expresie génu možno modulovať fázy transkripcie aj translácie, ako aj konečný stav zloženého proteínu.
