Məlumat

İki zülal eyni geni eyni anda aktivləşdirə/inhibe edə bilərmi?

İki zülal eyni geni eyni anda aktivləşdirə/inhibe edə bilərmi?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tutaq ki, müəyyən bir geni maneə törədən iki zülal var. Hər ikisinin eyni zamanda geni inhibə etməsi lazım deyil, elə deyilmi? Beləliklə, əgər bir zülal o geni digər zülaldan əvvəl inhibə edibsə, digər zülalın bu geni inhibə etməsi üçün nə qalır? Artıq qadağan edilib, elə deyilmi? Digər zülal daha nəyi maneə törədir?


Genləri hüceyrələrdə açıb-söndürmək mümkündürmü?

Hər bir hüceyrə istənilən vaxt öz genlərinin yalnız bir hissəsini ifadə edir və ya işə salır. Qalan genlər repressiyaya məruz qalır və ya söndürülür. Genlərin açılması və söndürülməsi prosesi gen tənzimlənməsi kimi tanınır. Gen tənzimlənməsi normal inkişafın vacib hissəsidir. Məsələn, beyin hüceyrəsinin qaraciyər hüceyrəsindən və ya əzələ hüceyrəsindən fərqli görünməsi və fəaliyyət göstərməsi üçün inkişaf zamanı genlər müxtəlif nümunələrdə açılır və söndürülür. Gen tənzimlənməsi həmçinin hüceyrələrə mühitlərindəki dəyişikliklərə tez reaksiya verməyə imkan verir. Genlərin tənzimlənməsinin həyat üçün kritik olduğunu bilsək də, bu mürəkkəb proses hələ tam başa düşülməyib.

Gen tənzimlənməsi gen ifadəsi zamanı istənilən nöqtədə baş verə bilər, lakin ən çox transkripsiya səviyyəsində baş verir (genin DNT-sindəki məlumat mRNT-yə ötürüldükdə). Ətraf mühitdən və ya digər hüceyrələrdən gələn siqnallar transkripsiya faktorları adlanan zülalları aktivləşdirir. Bu zülallar genin tənzimləyici bölgələrinə bağlanır və transkripsiya səviyyəsini artırır və ya azaldır. Transkripsiya səviyyəsinə nəzarət edərək, bu proses bir gen tərəfindən nə vaxt və nə qədər protein məhsulunun hazırlandığını müəyyən edə bilər.


İmmun cavab

Patogenlər xəstəliyə səbəb olan orqanizmlərdir. Hamımız bunların ilk növbədə bədənimizə daxil olmasının qarşısını almağa uyğunlaşmışıq. Patojen gizli şəkildə içəri girməyi bacararsa, immunitet sistemimiz antikor istehsal etmək və patogeni öldürmək üçün müxtəlif növ ağ qan hüceyrələrini aktivləşdirərək fəaliyyətə başlayır.

Patogenlərin daxil olmasına mane olan maneələr

Bədənimizdə bir neçə var müdafiə maneələri patogenlər tərəfindən yoluxmağımızın qarşısını almaq üçün. Misal üçün:

Bədən boşluqlarımız (məsələn, gözlər, burun, ağız, cinsi orqanlar) a selikli qişa adlı fermenti ehtiva edir lizozim. Lizozim bakteriyaların hüceyrə divarlarına zərər verərək onları öldürür və onların açılmasına səbəb olur.

Bizim dəri patogenlərin içimizə daxil olmasını dayandırmaq üçün fiziki bir maneə rolunu oynayır. Dərimiz kəsilirsə və ya yaralanırsa, patogenlərin daxil olmasını minimuma endirmək üçün qanımız sürətlə laxtalanır.

The nəfəs borusu (külək borusu) selik ifraz edən qədəh hüceyrələrini ehtiva edir. Nəfəs aldığımız patogenlər kirpikli epitel hüceyrələrinin təsiri ilə mədəyə doğru süpürülən selikdə tutulur.

Bizim mədə yüksək mədə şirələri ehtiva edir turşulu - bunlar zülalları denatürasiya edəcək və qida və içkilərimizə daxil olan hər hansı patogenləri öldürəcək.

Bağırsaqlarımızın içi və dərimizin səthi örtülüdür zərərsiz bakteriyalar hər hansı patogen orqanizmlərlə rəqabət aparacaq və onların böyümə qabiliyyətini azaldacaq.

Patogenlərin bədənə daxil olmasına qarşı maneələr.

Qeyri-spesifik immun cavab

The qeyri-spesifik immun cavab infeksiyaya dərhal cavabımızdır və patogendən asılı olmayaraq (yəni, müəyyən bir patogenə xas deyil) tamamilə eyni şəkildə həyata keçirilir. Qeyri-spesifik immun cavab daxildir iltihab, istehsalı interferonlarfaqositoz.

İltihab - patogenin səthində olan zülallar (antigenlər) immun sistemimiz tərəfindən aşkar edilir. İmmunitet hüceyrələri stimullaşdırmaq üçün molekulları buraxır vazodilatasiya (qan damarlarının genişlənməsi) və qan damarlarını daha çox etmək keçirici. Bu o deməkdir ki, daha çox immun hüceyrə qan axınından və yoluxmuş toxumaya keçərək infeksiya yerinə gələ bilər. Artan qan axını bədəninizin iltihablı bir hissəsinin qırmızı və şişkin görünməsinin səbəbidir.

İnterferonların istehsalı - Əgər sizi yoluxduran patogen bir virusdursa, virus tərəfindən işğal edilmiş bədən hüceyrələriniz virusa qarşı zülallar istehsal etməyə başlayacaqdır. interferonlar. Viral replikasiyanı üç fərqli yolla yavaşlatırlar:

stimullaşdırmaq iltihab infeksiya yerinə daha çox immun hüceyrələri gətirmək

Mane olmaq the tərcümə viral replikasiyanı azaltmaq üçün viral zülalların

T öldürücü hüceyrələri aktivləşdirin yoluxmuş hüceyrələri məhv etmək

Faqositoz

Faqositlər patogenləri məhv edə bilən ağ qan hüceyrəsinin bir növüdür - faqosit növlərinə makrofaqlar, monositlər və neytrofillər daxildir. Onlar ilk zaman patogenin varlığını aşkar edirlər reseptorlar onun hüceyrə səthində patogen üzərində antigenlərə bağlanır. Sonra faqosit öz sitoplazmasını patogenin ətrafına sarır və əhatə edir o. Patogen a adlı vezikül növündə olur faqosom. Vezikülün başqa bir növü, a lizosom, ehtiva edir həzm fermentləri (lizozimlər) faqosomla birləşərək a əmələ gətirir faqolizosom. Lizozimlər patogeni həzm edir və onu məhv edir. Həzm olunan patogen faqositdən çıxarılacaq ekzositoz lakin onlar bəzi antigen molekullarını öz hüceyrələrinin səthində saxlayacaqlar - bu, immun sisteminin digər hüceyrələrini yad antigenin olması barədə xəbərdar etməyə xidmət edir. Faqosit indi an adlanır antigen təqdim edən hüceyrə (APC).


Bitki toxunulmazlığına qarşı Pleiades döyüşü

Kredit: ©floorfour/GMI

Mifoloji pərilər qarğıdalı toxunulmazlığı üzərində döyüşə başlamaq üçün bir qrup qarğıdalı zülalları kimi reinkarnasiya olunur. Bu zülallardan biri, yunan mifologiyasındakı adaşı kimi, bacısı Pleiades arasında fərqlənir. GMI - Avstriya Elmlər Akademiyasının Qreqor Mendel adına Molekulyar Bitki Biologiyası İnstitutunda aparılan tədqiqat jurnalda dərc olunub. PLOS patogenləri.

Patogen orqanizmlər müxtəlif formalarda mövcuddur və sahiblərinin hesabına sağ qalmaq və çoxalmaq üçün müxtəlif strategiyalardan istifadə edirlər. Bu patogenlərdən bəziləri "biotrofik" adlanır, çünki onlar sahiblərini canlı saxlayan parazitlərdir. Bu biotrofik patogenlər onların immun müdafiəsini boğaraq və xəstəliyin inkişafına kömək etməklə sahiblərindəki fizioloji prosesləri tənzimləyirlər. Bitki biotrofik patogenlərində bu cür düşmənçilik hərəkətləri "effektorlar" adlanan zülallar da daxil olmaqla ifraz olunan molekullar tərəfindən törədilir. Qarğıdalı bitkilərini yoluxduran biotrofik patogenlərdən biri Ustilago maydis və ya qarğıdalı pisidir. İndiyə qədər qarğıdalı immun reaksiyasına qarşı müharibə aparmaq üçün U. maydis effektor zülalları tərəfindən istifadə edilən arsenal əsasən öyrənilməmiş qalmışdır. İndi Bonn Universitetinin professoru və əvvəlki GMI qrupunun rəhbəri Armin Djamei ətrafında tədqiqatçılar qarğıdalı sümüyünün heterojen effektor zülal qrupu olan Pleiades funksiyasını açır və yunan mifologiyalarına layiq nağıl danışırlar.

Pleiades: mifologiya, ulduzlar və qarğıdalı toxunulmazlığı arasında

Buğa bürcündəki ulduz çoxluğunun Atlas və Pleionun yeddi qızının adı ilə bağlı olub-olmaması və ya bunun əksinin doğru olub-olmadığı hələ də müzakirə mövzusudur. Bununla belə, qarğıdalı smutunda təsiredici zülallar qrupuna "Pleiades" adını nə gətirir? Əslində, Pleiades-i kodlayan genlər U. maydis genomunda birgə tənzimlənən çoxluq kimi təşkil edilmişdir, buna görə də ulduz çoxluğu ilə bənzətmə yaranmışdır. Bundan əlavə, sözügedən genetik klaster xüsusilə dinamikdir. Bu fenomen qismən transpozon ardıcıllığının və ya "atlanan genlərin" yüksək yayılması ilə bağlıdır. Nəticədə, Pleiades'in genetik klasterindəki yüksək ardıcıllıq müxtəlifliyi konservləşdirilmiş domenləri olmayan effektor zülallar istehsal edir. Buna görə də, Pleiades'in funksiyalarının ardıcıllıqla proqnozlaşdırılması sadəcə mümkün deyil. Bu mənada qarğıdalı toxunulmazlığına qarşı mübarizədə iştirak edən qüvvələr hələ də yaxından araşdırma gözləyirdi.

Eyni məqsədə aparan müxtəlif taktikalar

Ustilago maydis (qarğıdalı qarağı) genomunda olan pleiades gen çoxluğu qarğıdalı toxunulmazlığını hədəfləyən zülallar ailəsini, Pleiades-i kodlayır. İki Pleiades Taygeta1 (Tay1) və Merope1 (Mer1) müxtəlif hüceyrə bölmələrində olsa da, Reaktiv Oksigen Növlərinin (ROS) istehsalını maneə törədir. Bundan əlavə, Mer1, erkən immun reaksiyalarında iştirak edən və bitkilərdə çiçəkləmə vaxtını idarə edən fermentlər ailəsi olan RFI2 homoloqlarının (Qırmızı və Uzaq Qırmızı Həssas 2) fəaliyyətini dəyişdirmək üçün nüvədə fəaliyyət göstərir. Kredit: ©Djamei/GMI

Toxunulmazlıqla daha yaxşı mübarizə aparmaq üçün çiçəklənmənin təşviqi

Əslində, Djamei və komandası nümayiş etdirir ki, Pleiades-dən ikisi, Taygeta1 və Merope1, müxtəlif bitki hüceyrə bölmələrində ROS istehsalını maneə törədir. Taygeta1 bunu hüceyrə sitoplazmasında, Merope1 isə nüvədə edir. Bu iki "bacı" yeni rollara sərmayə qoyaraq, mexaniki olaraq desək, bitki toxunulmazlığına qarşı mübarizədə liderlik edir. Bununla belə, tədqiqatçılar Merope1-in əlində daha da inkişaf etmiş bir arsenal aşkar edirlər: bu Pleiade, çiçəkləmə vaxtını da idarə edən fermentlər ailəsinə təsir göstərir. Djamei izah edir: "İmmuniteti zəiflədən, eyni zamanda çiçəklənməni təşviq edən effektor, adətən yalnız ev sahibi çiçək toxumalarında sporlanan smutlar üçün böyük bir üstünlük olardı".

Yunan mifologiyasında Merope fani ilə evləndikdən sonra yoxa çıxan yeganə Pleiadedir, bacıları isə əbədi parıltılarını qoruyurlar. Ola bilərmi ki, 19-cu əsr sənət əsərlərində tez-tez təsvir edilən bu "İtirilmiş Pleiade" bitki toxunulmazlığı ilə mübarizədə öz peşəsini tapıb?


CH 105 - Kimya və Cəmiyyət

DNT orqanizmlərdə genetik məlumatın daşıyıcısıdır. Bunun mənası nədir? Orqanizmdəki böyük molekullar bir çox funksiyaları yerinə yetirə bilər: struktur təmin edə, kimyəvi reaksiyalar üçün katalizator rolunu oynaya, ətraf mühitdəki dəyişiklikləri hiss etməyə xidmət edə bilər (xarici işğalçılara qarşı immun reaksiyalara və işıq, istilik, səs, toxunma və s.) və hərəkətliliyi təmin edir. DNT həqiqətən bunların heç birini etmir. Əksinə, siz ona məlumat saxlama sistemi kimi baxa bilərsiniz. Məlumat digər böyük molekulların qurulmasına imkan vermək üçün deşifrə edilməlidir. Digər molekullar adətən zülallardır, bədəndəki böyük polimerlərin başqa bir sinfi. Xromosomlar hüceyrənin nüvəsində yerləşir.

Xromosomlar hüceyrənin nüvəsində yerləşir. DNT adlı bir prosesdə çoxaldılmalıdır replikasiya hüceyrə bölünməzdən əvvəl. DNT-nin replikasiyası hər bir qız hüceyrəsində xromosomların tam komplementini ehtiva etməyə imkan verir.

Xromosomların DNT-sindəki faktiki məlumat adlanan bir prosesdə şifrələnir transkripsiya başqa bir nuklein turşusu, ribonuklein turşusu və ya RNT meydana gəlməsi ilə. RNT polimeraza fermenti tərəfindən yaradılan RNT DNT-nin bir zəncirinə tamamlayıcıdır. RNT DNT-dən onunla fərqlənir ki, RNT onurğa sütununda dezoksiriboza deyil, riboza şəkər ehtiva edir. Bundan əlavə, RNT-də T bazası yoxdur. Onun əvəzinə A-nı tamamlayan əsas U ilə əvəz olunur (T DNT-də A-nı tamamlayır). Yaranan RNT nüvədən hüceyrənin sitoplazmasına keçən xəbərçi rolunu oynayır. Əslində, bu tip RNT çox vaxt messenger RNT, mRNA adlanır. Nuklein turşusunda (DNT) olan məlumat başqa bir nuklein turşusu (RNT) şəklində informasiyaya çevrildiyindən, bu proses transkripsiya adlanır (çünki dil hələ də eynidir, məsələn, ingilis dilində yazılı nitqi dilə köçürərkən olduğu kimi. İngilis dilində yazılmışdır).

İndi xətti RNT ardıcıllığı şəklində olan DNT-dən gələn məlumat adlanan bir prosesdə şifrələnir. tərcümə, bir zülal, başqa bir bioloji polimer meydana gətirmək. Zülaldakı monomer amin turşusu adlanır, nukleotiddən tamamilə fərqli bir molekuldur. Mərkəzi karbonla əlaqəli 4 qrupdan birində fərqlənən iyirmi müxtəlif təbii amin turşusu var. Bir amin turşusunda mərkəzi (alfa) karbon bir amin qrupuna (RNH2), bir karboksilik turşu qrupu (RCO2H) və H və ona əlavə edilmiş bir R qrupu. Nuklein turşusunda (RNT) olan məlumat fərqli bir molekul, zülal şəklində informasiyaya çevrildiyi üçün bu proses adlanır. tərcümə (çünki nuklein turşularının dili zülalların dili ilə dəyişdirilir, məsələn, ingilis dilini Çin dilinə çevirdiyiniz zaman).

DNT və RNT-nin tamamlayıcılığından fərqli olaraq (RNT-də 1 baza DNT-də 1 bazaya tamamlayır), RNT-dəki baza (RNT-nin monomer vahidinin bir hissəsi) zülaldakı monomerlə 1:1 nisbətində uyğunluq yoxdur. . Çox işdən sonra məlum oldu ki, RNT-də 3 nukleotidin bitişik xətti ardıcıllığı sitoplazmanın molekulyar mexanizmləri tərəfindən deşifrə edilir və nəticədə böyüyən zülala 1 amin turşusu əlavə olunur. Beləliklə, DNT və RNT-də üçlü nukleotidlər zülaldakı 1 amin turşusu üçün məlumatlara malikdir. Nuklein turşularındakı nukleotidlərlə zülallardakı amin turşuları arasında 1:1 nisbətində uyğunluğun olmadığı çoxdan məlum idi, çünki yalnız 4 müxtəlif DNT monomeri (A, T, G və C ilə) və 4 fərqli RNT monomeri (A ilə) mövcuddur. , U, G və C) lakin zülalları təşkil edən 20 müxtəlif amin turşusu monomeri var.

İndi məlum olur ki, bir orqanizmin DNT ardıcıllığında olan məlumatların heç də hamısı bir zülal üçün kodlaşdırmır. Əslində 3 milyard əsas cütün yalnız təxminən 2%-i proteinə çevrilə bilən RNT-yə transkripsiya edilir. DNT-nin qalan hissəsinin funksiyası hazırda qeyri-müəyyəndir. Hüceyrənin molekulyar mexanizmləri DNT-nin hansı hissəsinin zülalları kodladığını necə bilir? Belə çıxır ki, DNT ardıcıllığının zülalı kodlayan hissəsinin əvvəlində və sonunda unikal DNT ardıcıllıqları var. Bir xromosomun DNT-ni aşağıya doğru irəliləyin və birdən hüceyrə mexanizmləri tərəfindən tanınan bu siqnallara gəlirsiniz. Həmin hissədən tamamlayıcı RNT hazırlanır və tamamlayıcı RNT daha sonra tək bir zülala çevrilir. DNT ardıcıllığını daha da aşağıya doğru davam etdirin və başqa bir belə kodlaşdırma ardıcıllığı tapılır ki, bu da mRNT-yə transkripsiya oluna bilər, sonra isə başqa bir unikal proteinə çevrilə bilər. Ümumilikdə bütün xromosomlarda 30.000 unikal zülal üçün məlumatı kodlayan təxminən 30.000 belə DNT bölməsi var. DNT-nin bu unikal kodlaşdırma bölmələri, nəticədə unikal zülallara çevrilən unikal mRNT-yə çevrilir. genlər. Məqsədlərimizə görə, bir genin bir protein üçün məlumatı olduğu qənaətinə gəlirik. Zülalların hər biri həm uzunluğu, həm də zülaldakı amin turşularının xüsusi ardıcıllığı ilə bir-birindən fərqlənir. DNT əslində hüceyrənin planıdır. Hüceyrələrin həqiqi xüsusiyyətlərini müəyyən edən, hüceyrənin yaratdığı faktiki zülallardır.

Yalnız DNT-nin DNT-yə transkripsiya edilməli deyil, həm də müəyyən bir hüceyrə bölünməzdən əvvəl DNT-dəki genetik məlumat təkrarlanmalıdır ki, qız hüceyrələrinin hər ikisi eyni genetik məlumatı ehtiva etsin. Replikasiya zamanı dsDNT ayrılır və DNT polimeraza fermenti hər bir zəncirdən əlavə surətlər çıxarır. Yaranan iki dsDNT zəncirinin bölünməsi zamanı fərqli qız hüceyrələrinə ayrılır. Hüceyrələrin bölünməsi zamanı DNT-nin təkrarlanması və zülala çevrilən RNT-yə köçürülməsi prosesi Biologiyanın Mərkəzi Doqması adlanır. (əvvəlki internet keçidində tRNT, rRNA və snRNA-ya əhəmiyyət verməyin)

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, hər bir amin turşusu RNT-də üç nukleotidin xüsusi birləşməsi ilə müəyyən edilir. Üç əsas kodon adlanır. Genetik Kod mRNA-da hansı üçlü RNT ardıcıllığının və ya kodonun 20 amin turşusundan hansını kodladığını göstərən cədvəldən ibarətdir. Kodonlardan biri heç bir amin turşusu olmadığını kodlayır və mRNT ardıcıllığından protein sintezini dayandırmağa xidmət edir. Genetik kod aşağıda göstərilmişdir:

DNT ardıcıllığından zülal ardıcıllığının təyin edilməsi.

Müəyyən bir gen üçün DNT-nin yalnız bir zolağı transkripsiya üçün şablon kimi xidmət edir. Bir nümunə aşağıda göstərilmişdir. Bu nümunədəki alt (mavi) ipdir şablon strand, buna da deyilir mənfi (-) ip və ya mənada ip. mRNT sintezi üçün şablon kimi xidmət edən bu zəncirdir. RNT polimeraza fermenti bu şablon zəncirini tamamlayan 5'-dən 3' istiqamətində mRNT sintez edir. Əks DNT zəncirinə (qırmızı) deyilir c oding ip, şablon olmayan ip, plus (+) ip və ya antisens ip.

Uyğun olanı tapmağın ən asan yolu mRNT ardıcıllığı (aşağıda yaşıl rənglə göstərilmişdir) oxumaqdır c oding, şablon olmayan, plus (+) , və ya antisens 5'-dən 3'-ə qədər uzanan ipi birbaşa 5'-dən 3' istiqamətində T-yə əvəz edin. Kodlama zəncirində üçlüyü tapın, istənilən T-ni U-ya dəyişin və Genetik Koddan böyüyən zülala daxil ediləcək müvafiq amin turşusunu oxuyun. (Aşağıdakı iplər vizuallaşdırma asanlığı üçün üçlülərə ayrılmışdır.) Aşağıda nümunə göstərilmişdir.

BİOLOGİYANIN MƏRKƏZİ DOQMASI

DNT və RNT-nin xətti polimerlərindən fərqli olaraq, zülallar (amin turşularının xətti polimerləri) unikal formalı strukturlar yaratmaq üçün 3D məkanda qatlanır. Hər bir unikal protein ardıcıllığı (müəyyən uzunluqda və amin turşularının ardıcıllığı) unikal 3D formasına bükülür. Beləliklə, insanlarda müxtəlif formalı təxminən 30.000 zülal var. Zülalların təkcə unikal formaları yoxdur, həm də onların digər molekulları bağlamağa imkan verən unikal küncləri və cibləri var. Digər molekulların zülallara və ya DNT-yə bağlanması zülalın və ya nuklein funksiyasını işə salır və ya dayandırır, məsələn, açma/söndürmə açarı kimi. Aşağıdakı nümunə, bəzilərinin kiçik molekullara və ya böyük molekullara (DNT kimi) bağlı olan müxtəlif zülal strukturlarını göstərir. Bəzi ümumi motivlərə zülalın 3D strukturunda rast gəlinir. Bunlara alfa spiralları və beta vərəqləri daxildir. Bunlar zülal onurğasındakı N üzərində bir qədər müsbət H ilə zülal onurğasında bir qədər mənfi O arasında H-bağları ilə bir yerdə saxlanılır. Aşağıdakı Zəng modellərində molekulu fırlatmaq üçün siçan idarəçilərindən istifadə edin. (Həmçinin L-siçan düyməsinin kliklənməsi molekulun ölçüsünü dəyişəcək). Zülalların göstərilməsini dəyişdirmək üçün sağ çərçivədəki əmrə klikləyin. Karikatura görünüşü əsas zəncirin ümumi strukturunu şərh etmək üçün sadə bir yol verir.

Əgər kodlaşdırma bölgəsindəki DNT ardıcıllığı dəyişərsə, nəticədə yaranan mRNT də dəyişəcək və bu, zülal ardıcıllığında dəyişikliklərə səbəb olacaqdır. Zülaldakı dəyişiklik zülalın bükülməsinə və ya başqa bir mühüm molekula bağlanmasına təsir göstərməzsə, bu dəyişikliklər heç bir təsir göstərə bilməz və səssiz qala bilər. Lakin dəyişikliklər ya bükülmə, ya da bağlanma bölgəsinə təsir edərsə, zülal adi funksiyasını yerinə yetirə bilməz. Qeyri-qütblü amin turşularını qütblü/yüklü (və ya əksinə) əvəz edən mutasiyaların strukturda və/və ya fəaliyyətdə əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb olmaq şansı ən yüksəkdir.

Əgər funksiya hüceyrə bölünməsində fasilə vermək olsaydı, nəticə hüceyrənin xərçəngə çevrilməsinə səbəb ola bilər. Eyni şəkildə, normal zülal hüceyrənin nəzərdə tutulan ömründən sonra ölməsinə səbəb olsaydı, mutant zülalı olan hüceyrə ölməyə və daha çox şişə çevrilə bilər. Əks ssenarilər hüceyrənin vaxtından əvvəl ölümünə səbəb ola bilər.

  • Nöqtə mutasiyaları: Bədbəxtlikdən və nukleotid analoqlarından
  • Nöqtə mutasiyaları: Kimyəvi mutagenlərdən
  • Böyük mutasiyalar: silinmələr, daxiletmələr, dublikasiyalar və inversiyalar

Aşağıdakı oraqvari hüceyrəli hemoglobin modelinə baxın, bu model DNT-də tək əsas cütünün dəyişməsinin zülaldakı bir amin turşusunu ölümcül nəticələrlə necə dəyişdirə biləcəyini göstərir.

Genlər və Xəstəlik

Gen transkripsiyasının aktivləşdirilməsi və repressiyası:

  1. Civə olmadıqda gen ifadəsi necə basdırıla bilər?
  2. Civə varlığında gen ifadəsi necə aktivləşdirilə bilər

Müasir biologiyanın əsas suallarından biri gen ifadəsini idarə edən şeydir. Daha əvvəl də izah etdiyimiz kimi, genlər doğru zamanda, doğru hüceyrədə " işə salınmalıdır". Birinci təxmini hesablamaya görə, orqanizmdəki bütün hüceyrələr eyni DNT-ni ehtiva edir (germ hüceyrələri və immun hüceyrələr istisna olmaqla). Hüceyrə növü müəyyən bir zamanda hansı genlərin ifadə edildiyi ilə müəyyən edilir. Eynilə, hüceyrə dəyişə bilər ( fərqləndirmək ) genlərin ifadəsini dəyişdirərək müxtəlif növ hüceyrələrə çevrilir. Biologiyanın mərkəzi dogması genlərin əvvəlcə RNT-yə necə köçürüldüyünü, sonra isə mRNT-nin müvafiq zülal ardıcıllığına necə çevrildiyini təsvir edir. Zülallar daha sonra translyasiyadan sonra dəyişdirilə bilər, hüceyrələr daxilində müəyyən yerlərdə lokallaşdırıla və nəticədə parçalana bilər. Əgər funksional zülallar gen ifadəsinin son məhsulu hesab edilərsə, gen ifadəsinə nəzarət nəzəri olaraq prosesin bu mərhələlərindən hər hansı birində baş verə bilər.

Lakin, əsasən, gen ifadəsi transkripsiya səviyyəsində idarə olunur. Bu, böyük bioloji məna kəsb edir, çünki prosesin erkən mərhələlərində funksional zülalın son ifadəsini stimullaşdırmaq və ya inhibə etmək daha az enerji sərfiyyatı olardı. Gen ifadəsi transkripsiya səviyyəsində necə tənzimlənə bilər? Çoxlu nümunələr sənədləşdirilmişdir. Əsas nəzarət adətən RNT polimeraza səviyyəsində həyata keçirilir bağlayıcı transkripsiya başlanğıcı üçün saytın yalnız yuxarı axınında (5'). Transkripsiya faktorları (adətən zülallar) adlanan digər amillər eyni bölgəyə bağlanır və onların bağlanmasını təşviq edir. RNT polimeraza onun bağlanma yerində, adlanır təşviqatçı. Zülallar həmçinin DNT-dəki yerlərə (prokariotlarda operator) bağlana bilər və transkripsiya kompleksinin yığılmasını və deməli transkripsiyanı maneə törədir. Daha sonra gen transkripsiyasının tənzimlənməsi məsələsi olur bağlayıcı uyğun transkripsiya amilləri və gen transkripsiyası üçün başlanğıc yerində müvafiq bölgəyə RNT polimerazı. Zülallar tərəfindən gen ifadəsinin tənzimlənməsi müsbət və ya mənfi ola bilər. Prokaryotlarda tənzimləmə adətən mənfi, eukariotlarda isə müsbətdir.

Eukaryotik genlərin əksəriyyətində transkripsiya faktorları və RNT polimerazanı bağlamaq üçün təxminən 5 tənzimləyici sahə var. Bu transkripsiya faktorlarının nümunələri aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.

XÜSUSİ DNT BAĞLAMASI YERLƏRİNİN STRUKTUR XÜSUSİYYƏTLƏRİ

RNT polimeraza bütün genlərin promotor yerində qarşılıqlı təsir göstərməli olduğundan, bütün genlərin promotor bölgəsində oxşar nukleotid ardıcıllığına malik olacağını gözləyə bilərsiniz. Bunun həm prokaryotik (məsələn, bakteriya), həm də eukaryotik genlər üçün doğru olduğu aşkar edilmişdir. Bununla belə, bütün transkripsiya faktorlarının eyni DNT bağlama ardıcıllığına malik olmayacağını gözləyirsiniz. Proteini bağlayan genin başlanğıc yerindən bir qədər yuxarıda yerləşən DNT ardıcıllığı (RNT polimeraza, transkripsiya faktorları və s.) adlanır. promouterlər. Aşağıdakı cədvəldə adlanan ümumi DNT ardıcıllığı motivi göstərilir Pribnow və ya TATA qutu başlanğıc yerindən təxminən -10 baza cütü, digəri isə -35-də tapıldı. Zülallar bu yerlərə bağlanır və RNT polimerazanın bağlanmasını asanlaşdırır və gen transkriptonuna səbəb olur.

Prokaryotik Promoter ardıcıllığı

Bundan əlavə, eukaryotlarda promotorlar, ardıcıllıqları daha da yuxarıya doğru çağırırlar cavab elementləri gen transkripsiyasını daha da idarə etmək üçün xüsusi zülalları (məsələn, CREB və ya siklik AMP cavab elementini bağlayan protein) bağlayır.

Eukaryotik Cavab Elementləri (RE).

Zülallar elektrostatik, H bağı və hidrofobik qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə xüsusi olaraq DNT ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. AT və GC baza cütlərində ds DNT spiralının əsas və kiçik bağında ifşa olunan, spesifik zülal-DNT qarşılıqlı təsirinə imkan verən mövcud H bağ donorları və qəbulediciləri var.

Jmol: Sadə DNT Təlimatı (əsas bağda H bağının donorlarını və qəbuledicilərini görmək üçün son seçim düymələrinə baxın.

DNT BAĞLAYICI ZÜLALLARIN STRUKTUR XÜSUSİYYƏTLƏRİ

  • spiral-dönmə-heliks : prokaryotik DNT bağlayıcı zülallarda tapılır. Şəkillərdə iki belə zülal göstərilir, kro repressor bakteriofaq 434 və bakteriofaq lambdadan olan lambda repressor. (Bakteriofaqlar bakteriyaya yoluxduran viruslardır.) Diqqət yetirin ki, spesifiklik qismən zülal və operator DNT-nin əsas bağı arasında spesifik H-bağlarının formalaşması ilə əldə edilir.
  • Lambda Repressor/DNT Kompleksi
  • H l repressor və DNT arasında qarşılıqlı əlaqə
  • sink barmağı : (eukariotlar) Bu zülalların ümumi ardıcıllıq motivi var
    X3- Cys -X2-4- Cys -X12- Onun -X3-4- Onun -X4- X hər hansı bir amin turşusudur. Zn 2+ müvafiq olaraq iki antiparalel beta telindən birində və alfa spiralında olan Cys və Onun yan zəncirləri ilə tetraedral şəkildə əlaqələndirilir. Sinklə sabitləşən sink barmağı DNT-nin əsas yivinə bağlanır.
  • steroid hormon reseptorları : (eukariotlar) Hüceyrə səthi reseptorlarına bağlanan əksər hormonlardan fərqli olaraq, steroid hormonlar (xolesterol törəmələri) hüceyrə membranından keçir və hormon bağlayan domen vasitəsilə sitoplazmik reseptorlara bağlanır. Bu, reseptorun formasını dəyişdirir və sonra DNT-də müəyyən bir yerə (hormona cavab elementi) bağlanır. Sink barmağına bənzər bir quruluşda Zn 2+ tetraedral olaraq 4 Cys ilə əlaqələndirilir, kürəşəkilli bir quruluşda, əsas bağın içərisində iki eyni, lakin tərsinə çevrilmiş DNT ardıcıllığına (palindrom) dimer kimi bağlanır. (Palindrom nümunəsi: Elbanı görməzdən əvvəl bacardım.)
  • lösin fermuarlar : (eukariotlar) Bu zülallar 35 amin turşusundan ibarətdir, burada Leu 7 amin turşusu intervalında təkrar tapılır. Zülalın bu bölgələri bir üzündə Leu olan amfifilik sarmallar əmələ gətirir. Bu zülallardan ikisi, əzələ zülalının miyozinində olduğu kimi, bu amfifilik sarmalların bir-birinə bağlanması ilə sabitləşən bir dimer meydana gətirə bilər, qıvrılmış bir qıvrım meydana gətirir. Beləliklə, lösin fermuarı zülalın zülal bağlayan sahəsini təmsil edir. DNT-ni bağlayan sahə əsas olan və zülal DNT-yə bağlandıqda alfa spiral əmələ gətirən ilk 30 N-terminal amin turşusunda olur. Lösin fermuarı daha sonra iki DNT-ni birləşdirən zülalları bir araya gətirmək funksiyasını yerinə yetirir və N-terminal əsaslarının spirallarının DNT-nin əsas bağı ilə bazaya xüsusi bir şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olmasına imkan verir.

FOSFORİLƏŞMƏ VƏ GEN İFADƏSİNƏ NƏZARƏT

Gen ifadəsini idarə etməyin ümumi yolu ATP tərəfindən transkripsiya faktorlarının fosforilləşməsinə nəzarət etməkdir. Bu modifikasiya gen ifadəsini aktivləşdirmək üçün transkripsiya faktorunu aktivləşdirə və ya inhibə edə bilər. Əlavə edilmiş fosfat qrupları gen transkripsiyasına gətirib çıxaran birbaşa bağlanma qarşılıqlı təsirləri üçün lazım ola bilər və ya gen transkripsiyasını aktivləşdirə və ya maneə törədə bilən transkripsiya faktorunda konformasiya dəyişikliyinə səbəb ola bilər. Bu sonrakı halın son nümunəsi p53 transkripsiya faktorunun fəaliyyətinə nəzarətdir. p53 hüceyrədə bir çox fəaliyyətə malikdir, ilk növbədə şiş hüceyrələrinin böyüməsini boğur. Hüceyrə genetik zədələnmə ilə nəticələnən stressə məruz qalarsa (hüceyrənin şiş hüceyrəsinə çevrilməsinə səbəb ola bilər), bu protein aktiv transkripsiya faktoruna çevrilir və proqramlaşdırılmış hüceyrədə iştirak edənlər də daxil olmaqla bir çox genin ifadəsinə səbəb olur. ölüm və hüceyrə dövrünün tənzimlənməsi. Bu təsirlərin hər ikisi açıq şəkildə hüceyrə proliferasiyasını maneə törədə bilər. Beləliklə, p53 şişi bastıran gendir. p53 adətən HDM2 zülalına bağlanır, bu da onun deqradasiyasına gətirib çıxararaq fəaliyyətini aşağı salır. Stress siqnalları hüceyrədə zülal kinazlarının aktivləşməsinə gətirib çıxarır (məsələn, p38, JNK və cdc2), p53-də (Ser 33 və 315 və Thr 81) serin və trenin amin turşularının fosforlaşmasına səbəb olur. Bu, p53 formasını dəyişən və onun transkripsiya faktoru kimi aktivləşməsinə səbəb olan zülal Pin 1-in bağlanmasına gətirib çıxarır.


DCas9-p300 CRISPR Gen Aktivatoru

dCas9-p300 CRISPR Gen Aktivator sistemi dCas9-un insan E1A ilə əlaqəli p300 proteininin katalitik histon asetiltransferaza (HAT) əsas domeninə birləşməsinə əsaslanır. Bu yanaşma Gersbach laboratoriyası (Duke Universiteti) tərəfindən transkripsiya başlanğıc sahəsinə (TSS) nisbətən həm proksimal, həm də distal yerlərdə genləri aktivləşdirmək üçün müstəqil olaraq təsdiq edilmişdir. dCas9-p300 histon asetilasiyası yanaşması dCas9-VP64 və ya digər oxşar gen aktivləşdirmə motivlərinə nisbətən fərqli bir fəaliyyət mexanizmini təmsil edir. Aktivləşdirmə domenləri, məsələn, VP64, promotor bölgəyə transkripsiya komplekslərini cəlb etməyə kömək etsə də, onlar genin epigenetik vəziyyətinin mərhəmətindədir və əlavə transkripsiya zülallarının mövcudluğundan asılıdır. Əksinə, p300 histon asetiltransferaza zülalı DNT-ni heterokromatin vəziyyətindən azad edərək və endogen hüceyrə mexanizmləri tərəfindən davamlı və möhkəm gen ifadəsinə imkan verərək transkripsiya yolu açır.


Haşiyələr

Elektron əlavə materialı https://doi.org/10.6084/m9.figshare.c.5427713 saytında onlayn əldə etmək olar.

Məhdudiyyətsiz istifadəyə icazə verən Creative Commons Attribution License http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ şərtlərinə əsasən Royal Society tərəfindən nəşr olunub, orijinal müəllif və mənbə qeyd olunmaqla.

İstinadlar

. 2010 Beyin funksiyasının iki baxışı. Trends Cogn. Sci. 14, 180-190. (doi:10.1016/j.tics.2010.01.008) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Friston KJ, Frith CD, Dolan RJ, Price CJ, Zeki S, Ashburner JT, Penny W.

2004 İnsan beyni funksiyası. Oksford, Böyük Britaniya: Elsevier. Google Alim

. 1989 Normal xaya və epididimin quruluşu və funksiyası. J. Am. Col. Toksikol. 8, 457-471. (doi:10.3109/10915818909014532) Crossref, Google Scholar

Nieschlag E, Behre HM, Nieschlag S

. 2010 Testis funksiyasının fiziologiyası. In Andrologiya: kişi reproduktiv sağlamlığı və disfunksiya (red. GF Weinbaver, CM Luetjens, M Simoni, E Nieschlag), səh. 1-629. Berlin, Almaniya: Springer. Crossref, Google Scholar

Guo J, Zhu P, Wu C, Yu L, Zhao S, Gu X

. 2003 Siliko analizində insan beyni və testis arasında oxşar gen ifadəsi modelini göstərir. Sitogenet. Genom Res. 103, 58-62. (doi:10.1159/000076290) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Guo JH, Huang Q, Studholme DJ, Wu CQ, Zhao SY

. 2005 Transkriptomik analizlər insan və siçanda beyin və xaya arasında gen ifadəsinin oxşarlığını dəstəkləyir. Sitogenet. Genom Res. 111, 107-109. (doi:10.1159/000086378) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Arden R, Gottfredson LS, Miller G, Pierce A

. 2009 Kəşfiyyat və sperma keyfiyyəti arasında müsbət əlaqə var. Kəşfiyyat 37, 277-282. (doi:10.1016/j.intell.2008.11.001) Crossref, ISI, Google Scholar

2017 Kişi faktoru sonsuzluğu və çox skleroz riski: reyestr əsaslı kohort tədqiqatı. Çox. Skler. J. 24, 1835-1842. (doi:10.1177/1352458517734069) Crossref, PubMed, Google Scholar

Fode M, Krogh-jespersen S, Brackett NL, Ohl DA, Lynne CM, Sonksen J

. 2012 Nevroloji xəstəliklərlə əlaqəli kişi cinsi disfunksiya və sonsuzluq. Asiya J. Androl. 14, 61-68. (doi:10.1038/aja.2011.70) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2019 Beynin əsas sinir vahidləri: neyronlar, sinapslar və fəaliyyət potensialı. arXiv. (http://arxiv.org/abs/1906.01703) Google Scholar

. 2017 Glial hüceyrələr və onların yetkin beyindəki funksiyası: onların ablasyon tarixinə səyahət. Ön. Hüceyrə nevrologiyası. 11, 1-17. (doi:10.3389/fncel.2017.00024) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1984 İnsan seminifer epitelinin təşkili və morfogenezi. Cell Tissue Res. 237, 395-407. (doi:10.1007/BF00228424) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Svechnikov K, Landreh L, Weisser J, Izzo G, Colón E, Svechnikov I, Söder O

və b. 2010 İnsan leydig hüceyrələrinin mənşəyi, inkişafı və tənzimlənməsi. Horm. Res. Pediatr. 73, 93-101. (doi:10.1159/000277141) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Kıray H, Lindsay SL, Hosseinzadeh S, Barnett SC

. 2016 Miyelinasiyanın tənzimlənməsində astrositlərin çoxşaxəli rolu. Exp. Neyrol. 283, 541-549. (doi:10.1016/j.expneurol.2016.03.009) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Fu C, Rojas T, Chin AC, Cheng W, Bernstein IA, Albacarys LK, Wright WW, Snyder SH

. 2018 Kişi mikrob hüceyrələrinin inkişafının və Sertoli hüceyrələri ilə qarşılıqlı əlaqənin çoxsaylı aspektləri inositol hexakisphosphate kinase-1 tələb edir. Sci. Rep. 8, 1-13. (doi:10.1038/s41598-018-25468-8) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2018 Sağlam siçan modelində oksidləşdirici stresslə əlaqəli transkriptomun toxumaya xüsusi profili. Int. J. Mol. Sci. 19, 3174. (doi:10.3390/ijms19103174) Crossref, ISI, Google Scholar

Falkowska A, Qutowska I, Goschorska M, Nowacki P

. 2015 Xüsusilə glikogen mübadiləsi kontekstində astrositlər və neyronlar arasında əməkdaşlıq da daxil olmaqla beynin enerji mübadiləsi. Int. J. Mol. Sci. 16, 25 959-25 981. (doi:10.3390/ijms161125939) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2004 Kişi germ hüceyrələrində laktat və enerji mübadiləsi. Trendlər Endokrinol. Metab. 15, 345-350. (doi:10.1016/j.tem.2004.07.003) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Rato L, Alves MG, Socorro S, Duarte AI, Cavaco JE, Oliveira PF

. 2012 Metabolik tənzimləmə spermatogenez üçün vacibdir. Nat. Rahib Urol. 9, 330-338. (doi:10.1038/nrurol.2012.77) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Pitts MW, Kremer PM, Hashimoto AC, Torres DJ, Byrns CN, Williams CS, Berry MJ

. 2015 Seleniumun pozulmuş şərtləri altında beyin və testislər arasında rəqabət: selenium metabolizmasında cinsi fərqlər və nörogelişimsel xəstəlik riski haqqında fikir. J. Nevrosci. 35, 15 326-15 338. (doi:10.1523/JNEUROSCI.2724-15.2015) Crossref, ISI, Google Scholar

Kabuto H, Amakava M, Şishibori T

. 2004 Embrion/döl həyatı və körpəlik dövründə bisfenol A-ya məruz qalma oksidləşdirici zədələnməni artırır və siçanlarda beyin və xayaların inkişaf etməməsinə səbəb olur. Həyat Elmi. 74, 2931-2940. (doi:10.1016/j.lfs.2003.07.060) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Zhao Z, Nelson AR, Betsholtz C, Zlokovic BV

. 2015 Qan-beyin baryerinin qurulması və disfunksiyası. Hüceyrə 163, 1064-1078. (doi:10.1016/j.cell.2015.10.067) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Mital P, Hinton BT, Dufour JM

. 2011 Qan-testis və qan-epididim maneələri onların sıx birləşmələri deyil1 . Biol. Reprod. 84, 851-858. (doi:10.1095/biolreprod.110.087452) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Crawford MA, Broadhurst CL, Ghebremeskel K, Sinclair AJ, Saugstad LF, Schmidt WF, Sinclair AJ, Cunnane SC

. 2008 The role of docosahexaenoic and arachidonic acids as determinants of evolution and hominid brain development . In Fish Glob Welf Environ 5th World Fish Congr , pp. 57-76. Tokyo, Japan: JSFS. Google Alim

Lenzi A, Gandini L, Maresca V, Rago R, Sgrò P, Dondero F, Picardo M

. 2000 Fatty acid composition of spermatozoa and immature germ cells . Mol. zümzümə. Reprod. 6, 226-231. (doi:10.1093/molehr/6.3.226) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Davidoff MS, Middendorff R, Köfüncü E, Müller D, Ježek D, Holstein AF

. 2002 Leydig cells of the human testis possess astrocyte and oligodendrocyte marker molecules . Acta Histochem. 104, 39-49. (doi:10.1078/0065-1281-00630) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Schulze W, Davidoff MS, Holstein AF

. 1987 Are Leydig cells of neural origin? Substance P-like immunoreactivity in human testicular tissue . Acta Endocrinol (Copenh). 115, 373-377. (doi:10.1530/acta.0.1150373) Crossref, PubMed, Google Scholar

Davidoff MS, Schulze W, Middendorff R, Holstein AF

. 1993 The Leydig cell of the human testis: a new member of the diffuse neuroendocrine system . Cell Tissue Res. 271, 429-439. (doi:10.1007/BF02913725) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Davidoff MS, Middendorff R, Pusch W, Müller D, Wichers S, Holstein AF

. 1999 Sertoli and Leydig cells of the human testis express neurofilament triplet proteins . Histochem. Hüceyrə Biol. 111, 173-187. (doi:10.1007/s004180050347) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2016 Cytoskeleton molecular motors: structures and their functions in neuron . Int. J. Biol. Sci. 12, 1083-1092. (doi:10.7150/ijbs.15633) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2017 Kinesins in spermatogenesis† . Biol. Reprod. 96, 267-276. (doi:10.1095/biolreprod.116.144113) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Liu XA, Rizzo V, Puthanveettil SV

. 2012 Pathologies of axonal transport in neurodegenerative diseases . Tərcümə. Nevroloq. 3, 355-372. Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Zhang Y, Ou Y, Cheng M, Shojaei Saadi H, Thundathil JC, van der Hoorn FA

. 2012 KLC3 is involved in sperm tail midpiece formation and sperm function . Dev. Biol. 366, 101-110. (doi:10.1016/j.ydbio.2012.04.026) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Brands A, Münzel PA, Bock KW

. 2000 In situ hybridization studies of UDP-glucuronosyltransferase UGT1A6 expression in rat testis and brain . Biokimya. Farmakol. 59, 1441-1444. (doi:10.1016/S0006-2952(00)00274-4) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1995 Testis-brain RNA-binding protein, a testicular translational regulatory RNA-binding protein, is present in the brain and binds to the 3′ untranslated regions of transported brain mRNAs1 . Biol. Reprod. 53, 707-717. (doi:10.1095/biolreprod53.3.707) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Ibberson M, Riederer BM, Uldry M, Guhl B, Roth J, Thorens B

. 2002 Immunolocalization of GLUTX1 in the testis and to specific brain areas and vasopressin-containing neurons . Endokrinologiya 143, 276-284. (doi:10.1210/endo.143.1.8587) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Maeda K, Inui S, Tanaka H, Sakaguchi N

. 1999 A new member of the α4-related molecule (α4-b) that binds to the protein phosphatase 2A is expressed selectively in the brain and testis . Avro. J. Biochem. 264, 702-706. (doi:10.1046/j.1432-1327.1999.00571.x) Crossref, PubMed, Google Scholar

Marazziti D, Gallo A, Golini E, Matteoni R, Tocchini-Valentini GP

. 1998 Molecular cloning and chromosomal localization of the mouse Gpr37 gene encoding an orphan G-protein-coupled peptide receptor expressed in brain and testis . Genomika 53, 315-324. (doi:10.1006/geno.1998.5433) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Mayer H, Bauer H, Breuss J, Ziegler S, Prohaska R

. 2001 Characterization of rat LANCL1, a novel member of the lanthionine synthetase C-like protein family, highly expressed in testis and brain . Gen 269, 73-80. (doi:10.1016/S0378-1119(01)00463-2) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Tanja O, Facchinetti P, Rose C, Bonhomme MC, Gros C, Schwartz JC

. 2000 Neprilysin II: a putative novel metalloprotease and its isoforms in CNS and testis . Biokimya. Biofiz. Res. Kommun. 271, 565-570. (doi:10.1006/bbrc.2000.2664) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Yamamoto H, Ochiya T, Takahama Y, Ishii Y, Osumi N, Sakamoto H, Terada M

. 2000 Detection of spatial localization of Hst-1/Fgf-4 gene expression in brain and testis from adult mice . Onkogen 19, 3805-3810. (doi:10.1038/sj.onc.1203752) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Danielsson A, Djureinovic D, Fagerberg L, Hallstro B, Ponte F, Lindskog C, Uhlén M, Pontén F

. 2014 The human testis-specific proteome defined by transcriptomics and antibody-based profiling . Mol. zümzümə. Reprod. 20, 476-488. (doi:10.1093/molehr/gau018) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Liu T-Y, Huang HH, Wheeler D, Xu Y, Wells JA, Song YS, Wiita AP

. 2017 Time-resolved proteomics extends ribosome profiling-based measurements of protein synthesis dynamics . Hüceyrə sistemi. 4, 636-644. e9. (doi:10.1016/j.cels.2017.05.001) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Wilda M, Bächner D, Zechner U, Kehrer-Sawatzki H, Vogel W, Hameister H

. 2000 Do the constraints of human speciation cause expression of the same set of genes in brain, testis, and placenta? Sitogenet. Hüceyrə Geneti. 91, 300-302. (doi:10.1159/000056861) Crossref, PubMed, Google Scholar

Khaitovich P, Enard W, Lachmann M, Pääbo S

. 2006 Evolution of primate gene expression . Nat. Rev Genet. 7, 693-702. (doi:10.1038/nrg1940) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2019 A hotspot for new genes . Elife 8, 8-10. Crossref, ISI, Google Scholar

. 2013 Failed sperm development as a reproductive isolating barrier between species . Təkamül. Dev. 15, 458-465. (doi:10.1111/ede.12054) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2011 De novo origin of human protein-coding genes . PLoS Genet. 7, 11. Crossref, ISI, Google Scholar

2018 Human-specific NOTCH2NL genes expand cortical neurogenesis through delta/notch regulation . Hüceyrə 173, 1370-1384.e16. (doi:10.1016/j.cell.2018.03.067) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2005 Comparing the human and chimpanzee genomes: searching for needles in a haystack . Genom Res. 15, 1746-1758. (doi:10.1101/gr.3737405) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1971 Testicular changes in association with malformation of TFIE central nervous system and mental retardation . Acta Pathol. Mikrobiol. Scan. Patol. 79A, 249-256. (doi:10.1111/j.1699-0463.1971.tb01816.x) Google Scholar

2002 Mutation of ARX causes abnormal development of forebrain and testes in mice and X-linked lissencephaly with abnormal genitalia in humans . Nat. Genet. 32, 359-369. (doi:10.1038/ng1009) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Dragatsis I, Levine MS, Zeitlin S

. 2000 Inactivation of Hdh in the brain and testis results in progressive neurodegeneration and sterility in mice . Nat. Genet. 26, 300-306. (doi:10.1038/81593) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Mascaro JS, Hackett PD, Rilling JK

. 2013 Testicular volume is inversely correlated with nurturing-related brain activity in human fathers . Proc. Natl Acad.Sci. ABŞ 110, 15 746-15 751. (doi:10.1073/pnas.1305579110) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2004 The sperm, a neuron with a tail: ‘neuronal’ receptors in mammalian sperm . Biol. Kemb. Filos. Soc. 79, 713-732. (doi:10.1017/S1464793103006407) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Ren X, Chen X, Wang Z, Wang D

. 2017 Is transcription in sperm stationary or dynamic? J. Reprod. Dev. 63, 439-443. (doi:10.1262/jrd.2016-093) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2013 Neuronal gap junctions: making and breaking connections during development and injury . Trendlər Neurosci. 36, 227-236. (doi:10.1016/j.tins.2012.11.001) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2002 Snares and munc18 in synaptic vesicle fusion . Nat. Rev. Neurosci. 3, 641-653. (doi:10.1038/nrn898) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Michaut M, De Blas G, Tomes CN, Yunes R, Fukuda M, Mayorga LS

. 2001 Synaptotagmin VI participates in the acrosome reaction of human spermatozoa . Dev. Biol. 235, 521-529. (doi:10.1006/dbio.2001.0316) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Tomes CN, Michaut M, De BG, Visconti P, Matti U, Mayorga LS

. 2002 SNARE complex assembly is required for human sperm acrosome reaction . Dev. Biol. 243, 326-338. (doi:10.1006/dbio.2002.0567) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Hutt DM, Cardullo RA, Baltz JM, Ngsee JK

. 2002 Synaptotagmin VIII is localized to the mouse sperm head and may function in acrosomal exocytosis1 . Biol. Reprod. 66, 50-56. (doi:10.1095/biolreprod66.1.50) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Pierce A, Miller G, Arden R, Gottfredson LS

. 2009 Why is intelligence correlated with semen quality? Kommun. İnteqr. Biol. 2, 1-3. (doi:10.4161/cib.2.5.8716) PubMed, Google Scholar

Harper CV, Cummerson JA, White MRH, Publicover SJ, Johnson PM

. 2008 Dynamic resolution of acrosomal exocytosis in human sperm . J. Cell Sci. 121, 2130-2135. (doi:10.1242/jcs.030379) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Ritta MN, Calamera JC, Bas DE

. 1998 Occurrence of GABA and GABA receptors in human spermatozoa . Mol. zümzümə. Reprod. 4, 769-773. (doi:10.1093/molehr/4.8.769) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Bray C, Son J-H, Kumar P, Harris JD, Meizel S

. 2002 A role for the human sperm glycine receptor/Cl − channel in the acrosome reaction initiated by recombinant ZP31 . Biol. Reprod. 66, 91-97. (doi:10.1095/biolreprod66.1.91) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Baccetti B, Burrini AG, Collodel GC, Falugi C, Moretti E, Piomboni P

. 1995 Localisation of two classes of acetylcholine receptor-like molecules in sperms of different animal species . Zygote 3, 207-217. (doi:10.1017/S0967199400002604) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Ramírez-Reveco A, Villarroel-Espíndola F, Rodríguez-Gil JE, Concha II

. 2017 Neuronal signaling repertoire in the mammalian sperm functionality . Biol. Reprod. 96, 505-524. (doi:10.1095/biolreprod.116.144154) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Schulz DJ, Baines RA, Hempel CM, Li L, Liss B, Misonou H

. 2006 Cellular excitability and the regulation of functional neuronal identity: from gene expression to neuromodulation . J. Nevrosci. 26, 10 362-10 367. (doi:10.1523/JNEUROSCI.3194-06.2006) Crossref, ISI, Google Scholar

Jagannathan S, Publicover SJ, Barratt CLR

. 2002 Voltage-operated calcium channels in male germ cells . Reproduksiya 123, 203-215. (doi:10.1530/rep.0.1230203) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Darszon A, Labarca P, Nishigaki T, Espinosa F

. 1999 Ion channels in sperm physiology . Fiziol. Rev. 79, 481-510. (doi:10.1152/physrev.1999.79.2.481) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Darszon A, Nishigaki T, Beltran C, Treviño CL

. 2011 Calcium channels in the development, maturation, and function of spermatozoa . Fiziol. Rev. 91, 1305-1355. (doi:10.1152/physrev.00028.2010) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2007 Key role of calcium signaling in synaptic transmission . Neurophysiology 39, 248-250. (doi:10.1007/s11062-007-0034-5) Crossref, ISI, Google Scholar

Brini M, Calì T, Ottolini D, Carafoli E

. 2014 Neuronal calcium signaling: function and dysfunction . Hüceyrə. Mol. Həyat Elmi. 71, 2787-2814. (doi:10.1007/s00018-013-1550-7) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2009 Egg coat proteins activate calcium entry into mouse sperm via CATSPER channels1 . Biol. Reprod. 80, 1092-1098. (doi:10.1095/biolreprod.108.074039) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2018 CatSper: a unique calcium channel of the sperm flagellum . Curr. Rəy. Fiziol. 2, 109-113. (doi:10.1016/j.cophys.2018.02.004) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Publicover S, Harper CV, Barratt C

. 2007 [Ca 2+ ]i signalling in sperm: making the most of what you've got . Nat. Hüceyrə. Biol. 9, 235-242. (doi:10.1038/ncb0307-235) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Amoako AA, Marczylo TH, Marczylo EL, Elson J, Willets JM, Taylor AH, Konje JC

. 2013 Anandamide modulates human sperm motility: implications for men with asthenozoospermia and oligoasthenoteratozoospermia . zümzümə. Reprod. 28, 2058-2066. (doi:10.1093/humrep/det232) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Castillo P, Younts T, Chávez A, Hashimotodani Y

. 2013 Endocannabinoid signaling and synaptic function . Neyron 76, 70-81. (doi:10.1016/j.neuron.2012.09.020) Crossref, ISI, Google Scholar

Koch S, Acebron SP, Koch S, Acebron SP, Herbst J, Hatiboglu G, Niehrs C

. 2015 Post-transcriptional Wnt signaling governs epididymal sperm maturation post-transcriptional Wnt signaling . Hüceyrə 163, 1225-1236. (doi:10.1016/j.cell.2015.10.029) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2013 WNT signaling in neuronal maturation and synaptogenesis . Ön. Hüceyrə. Nevroloq. 7, 1-11. (doi:10.3389/fncel.2013.00103) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Silva JV, Cabral M, Correia R, Carvalho P, Sousa M, Oliveira PF, Fardilha M

. 2019 mTOR signaling pathway regulates sperm quality in older men . Hüceyrə 8, 1-13. (doi:10.3390/cells8060629) ISI, Google Scholar

. 2014 mTOR signaling and its roles in normal and abnormal brain development . Ön. Mol. Nevroloq. 7, 1-12. (doi:10.3389/fnmol.2014.00028) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Santiago J, Vieira Silva J, Fardilha M

. 2019 First insights on the presence of the unfolded protein response in human spermatozoa . Int. J. Mol. Sci. 20, 1-16. (doi:10.3390/ijms20215518) Crossref, ISI, Google Scholar

Chaerkady R, Kerr CL, Marimuthu A, Kelkar DS, Kashyap MK, Gucek M, Gearhart JD, Pandey A

. 2009 Temporal analysis of neural differentiation using quantitative proteomics . J. Proteome Res. 8, 1315-1326. (doi:10.1021/pr8006667) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Dammer EB, Duong DM, Diner I, Gearing M, Feng Y, Lah JJ, Levey AI, Seyfried NT

. 2013 Neuron enriched nuclear proteome isolated from human brain . J. Proteome Res. 12, 3193-3206. (doi:10.1021/pr400246t) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Djuric U, Rodrigues DC, Batruch I, Ellis J, Shannon P, Diamandis P

. 2017 Spatiotemporal proteomic profiling of human cerebral development . Mol. Hüceyrə. Proteom. 16, 1558-1562. (doi:10.1074/mcp.M116.066274) Crossref, ISI, Google Scholar

Drummond ES, Nayak S, Ueberheide B, Wisniewski T

. 2015 Proteomic analysis of neurons microdissected from formalin-fixed, paraffin-embedded Alzheimer's disease brain tissue . Sci. Rep. 5, 1-8. (doi:10.1038/srep15456) Crossref, ISI, Google Scholar

Fathi A, Hatami M, Vakilian H, Han CL, Chen YJ, Baharvand H, Salekdeh GH

. 2014 Quantitative proteomics analysis highlights the role of redox hemostasis and energy metabolism in human embryonic stem cell differentiation to neural cells . J. Proteomics 101, 1-16. (doi:10.1016/j.jprot.2014.02.002) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Ramachandran U, Manavalan A, Sundaramurthi H, Sze SK, Feng ZW, Hu JM, Heese K

. 2012 Tianma modulates proteins with various neuro-regenerative modalities in differentiated human neuronal SH-SY5Y cells . Neyrokimya. Int. 60, 827-836. (doi:10.1016/j.neuint.2012.03.012) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Villeneuve L, Tiede LM, Morsey B, Fox HS

. 2013 Quantitative proteomics reveals oxygen-dependent changes in neuronal mitochondria affecting function and sensitivity to rotenone . J. Proteome Res. 12, 4599-4606. (doi:10.1021/pr400758d) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar


A form of gene expression maintenance in which the heritable state of gene activity neither requires the continuous presence of the initiating signal nor involves changes in the DNA sequence.

(HOX genes). A family of genes that encode transcription factors which are essential for patterning along the anterior–posterior body axis.

The consequences of mutations that lead to the transformation of the identity of one body segment into the identity of another.

(Su(var)3-9, Enhancer of Zeste, Trithorax). A motif ∼ 130 amino acids in length that provides histone methyltransferase activity. It is found in many chromatin-associated proteins, including some Trithorax group and Polycomb group proteins.

A family of histone acetyltransferases that is defined by the founding members Moz, Ybf2 (Sas3), Sas2 and Tip60.

An intracellular signal transduction pathway involving RAS. RAS activates many signalling cascades involved in multiple developmental events controlling cell proliferation, migration and survival.

(Switch/sucrose nonfermentable). A chromatin-remodelling complex family that was first identified genetically in yeast as a group of genes required for mating type switching and growth on alternative sugar sources to sucrose. This complex is required for the transcriptional activation of ∼ 7% of the genome.

A conserved protein module, which was first identified in the Drosophila melanogaster protein Brahma and has subsequently been found in many chromatin-associated proteins. This domain can recognize acetyl-Lys motifs.

A conserved histone-binding domain that takes its name from the proteins in which it was initially identified: Swi3, ADA2, N-CoR and TFIIB.

(NURF). A chromatin-remodelling complex identified in Drosophila melanogaster and belonging to the imitation switch subfamily.

A motif of ∼ 60 amino acids that is found in many chromatin-associated proteins and forms a binding pocket for methylated histone residues.

Bivalent chromatin domains

Domains that are characterized by the juxtaposition of active and inactive epigenetic histone marks.

(PHD finger). A PHD-linked zinc-finger that chelates double zinc ions. This protein motif is found in many chromatin regulators and binds histones in a methylation-dependent or -independent manner.

This term describes the fact that post-translational modifications on one histone tail can influence those on another, even when they are located on different histones, resulting in a specific gene expression output.

(Cyclin-dependent kinase inhibitor). Members of the CIP and KIP family of CDKIs (p21, p27 and p57) inhibit CDK2- and CDK1-containing complexes, and members of the INK4 family (p15, p16, p18 and p19) inhibit cyclin D-containing complexes. Expression of CDKIs generally causes growth arrest and, when CDKIs are acting as tumour suppressors, may cause cell cycle arrest and apoptosis.

(Skp–cullin–F box and anaphase-promoting complex (also known as the cyclosome)). Multiprotein E3 ubiquitin ligase complexes that are involved in the recognition and ubiquitylation of specific cell cycle target proteins for proteasomal degradation.

Enzymes that target specific proteins for degradation by the proteasome by causing the attachment of ubiquitin to Lys residues on their substrates.

A change undergone by animal cells, caused by escape from control mechanisms (for example, upon infection by a cancer-causing virus). Transformed cells have increased growth potential, alterations in cell surface, karyotypic abnormalities and the ability to invade and metastasize.

(Ataxia-telangiectasia- and RAD3-related). A caffeine-sensitive, DNA-activated protein kinase that is involved in DNA damage checkpoints.

Radioresistant DNA synthesis

(RDS). When mutant cells fail to repress the firing of DNA replication origins in the presence of ionizing radiation-induced DNA damage.

This pathway is a highly conserved intercellular signalling mechanism that is essential not only for cell proliferation but also for numerous cell fate-specification events.

Extracellular signal-regulated kinase

(ERK). A protein involved in a mitogen-activated protein kinase signal transduction pathway that functions in cellular proliferation, differentiation and survival. Its inappropriate activation is a common occurrence in the human cancers.

The rapid phosphorylation of histone H3 that occurs concomitantly with the induction of immediate early genes, which is mediated through alternative mitogen-activated protein kinase cascades.

A signalling pathway involving widely conserved secreted signalling molecules of the Wingless family, which regulate many processes during animal development.

(Janus kinase–signal transducer and activator of transcription). A rapid signal transduction pathway used by a range of cytokines and growth factors. Binding of a cytokine or growth factor to its receptor activates cytoplasmic JAK, which then phosphorylates STAT and triggers its translocation into the nucleus, where it induces the transcription of specific genes.

(NPCs). A stem cell type found in adult neural tissue that can give rise to neuron and supporting cells (glia). During development, NPCs produce the enormous diversity of neurons and glia in the developing central nervous system, and they have been also shown to engage in the replacement of dying neurons.

(LT-HSCs). Haematopoietic stem cells that have long-term regeneration capacities and can restore the haematopoietic system of an irradiated mouse over months.

(ST-HSCs). Haematopoietic stem cells that, under normal circumstances, cannot renew themselves over a long term. They are also referred to as progenitor or precursor cells, as they are relatively immature cells that are precursors to a fully differentiated cell of the same tissue type.


Giriş

Genes and gene products interact on several levels. At the genomic level, transcription factors can activate or inhibit the transcription of genes to give mRNAs. Since these transcription factors are themselves products of genes, the ultimate effect is that genes regulate each other's expression as part of gene regulatory networks. Similarly, proteins can participate in diverse post-translational interactions that lead to modified protein functions or to formation of protein complexes that have new roles the totality of these processes is called a protein-protein interaction network. The biochemical reactions in cellular metabolism can likewise be integrated into a metabolic network whose fluxes are regulated by enzymes catalyzing the reactions. In many cases these different levels of interaction are integrated - for example, when the presence of an external signal triggers a cascade of interactions that involves both biochemical reactions and transcriptional regulation.

A system of elements that interact or regulate each other can be represented by a mathematical object called a graph (Bollobás, 1979). Here the word `graph' does not mean a `diagram of a functional relationship' but `a collection of nodes and edges', in other words, a network. At the simplest level, the system's elements are reduced to graph nodes (also called vertices) and their interactions are reduced to edges connecting pairs of nodes (Fig. 1). Edges can be either directed, specifying a source (starting point) and a target (endpoint), or non-directed. Directed edges are suitable for representing the flow of material from a substrate to a product in a reaction or the flow of information from a transcription factor to the gene whose transcription it regulates. Non-directed edges are used to represent mutual interactions, such as protein-protein binding. Graphs can be augmented by assigning various attributes to the nodes and edges multi-partite graphs allow representation of different classes of node, and edges can be characterized by signs (positive for activation, negative for inhibition), confidence levels, strengths, or reaction speeds. Here I aim to show how graph representation and analysis can be used to gain biological insights through an understanding of the structure of cellular interaction networks. For information on other important related topics, such as computational methods of network inference and mathematical modeling of the dynamics of cellular networks, several excellent review articles are available elsewhere (Friedman, 2004 Longabaugh et al., 2005 Ma'ayan et al., 2004 Papin et al., 2005 Tyson et al., 2003).


2. Conclusions

In summary, although Id proteins were initially identified as controllers of terminal myogenic differentiation, they play important roles in development including neural stem cell differentiation, osteoblast differentiation, and lymphocyte maturation. In the cardiovascular system, Id proteins play major roles in cardiogenesis. The major function of Id proteins in cancer appears to be to promote proliferation and inhibition of differentiation. 32, 98 Although BMPs are critical regulators on Id protein expression, additional growth factors and cytokines regulate Id gene expression in a highly cell- and tissue-specific context to impact on vascular cell proliferation, differentiation, and function. Research in atherosclerosis has revealed that Id protein expression is important in the multistep process of disease development. Furthermore, targeting Id proteins have proved to be an effective therapeutic strategy in PAH where they impact on PASMC proliferation and EC survival. However, the role of the individual Id proteins in the complex process of vascular disease remains to be fully elucidated. Determining the regulation and function of Id proteins during vascular development and disease will contribute to our understanding of cardiovascular disease, particularly PAH, and will be essential to develop approaches with tissue selectivity for targeted therapies.


Regulator Molecules of the Cell Cycle

The cell cycle is controlled by regulator molecules that either promote the process or stop it from progressing.

Öyrənmə Məqsədləri

Differentiate among the molecules that regulate the cell cycle

Əsas Çıxarışlar

Əsas Nöqtələr

  • Two groups of proteins, cyclins and cyclin-dependent kinases (Cdks), are responsible for promoting the cell cycle.
  • Cyclins regulate the cell cycle only when they are bound to Cdks to be fully active, the Cdk/cyclin complex must be phosphorylated, which allows it to phosphorylate other proteins that advance the cell cycle.
  • Negative regulator molecules (Rb, p53, and p21) act primarily at the G1 checkpoint and prevent the cell from moving forward to division until damaged DNA is repaired.
  • p53 halts the cell cycle and recruits enzymes to repair damaged DNA if DNA cannot be repaired, p53 triggers apoptosis to prevent duplication.
  • Production of p21 is triggered by p53 p21 halts the cycle by binding to and inhibiting the activity of the Cdk/cyclin complex.
  • Dephosphorylated Rb binds to E2F, which halts the cell cycle when the cell grows, Rb is phosphorylated and releases E2F, which advances the cell cycle.

Əsas Şərtlər

  • cyclin: any of a group of proteins that regulates the cell cycle by forming a complex with kinases
  • cyclin-dependent kinase: (CDK) a member of a family of protein kinases first discovered for its role in regulating the cell cycle through phosphorylation
  • retinoblastoma protein: (Rb) a group of tumor-suppressor proteins that regulates the cell cycle by monitoring cell size

Regulator Molecules of the Cell Cycle

In addition to the internally controlled checkpoints, there are two groups of intracellular molecules that regulate the cell cycle. These regulatory molecules either promote progress of the cell to the next phase (positive regulation) or halt the cycle (negative regulation). Regulator molecules may act individually or they can influence the activity or production of other regulatory proteins. Therefore, the failure of a single regulator may have almost no effect on the cell cycle, especially if more than one mechanism controls the same event. Conversely, the effect of a deficient or non-functioning regulator can be wide-ranging and possibly fatal to the cell if multiple processes are affected.

Positive Regulation of the Cell Cycle

Two groups of proteins, called cyclins and cyclin-dependent kinases (Cdks), are responsible for the progress of the cell through the various checkpoints. The levels of the four cyclin proteins fluctuate throughout the cell cycle in a predictable pattern. Increases in the concentration of cyclin proteins are triggered by both external and internal signals. After the cell moves to the next stage of the cell cycle, the cyclins that were active in the previous stage are degraded.

Cyclin Concentrations at Checkpoints: The concentrations of cyclin proteins change throughout the cell cycle. There is a direct correlation between cyclin accumulation and the three major cell cycle checkpoints. Also, note the sharp decline of cyclin levels following each checkpoint (the transition between phases of the cell cycle) as cyclin is degraded by cytoplasmic enzymes.

Cyclins regulate the cell cycle only when they are tightly bound to Cdks. To be fully active, the Cdk/cyclin complex must also be phosphorylated in specific locations. Like all kinases, Cdks are enzymes (kinases) that phosphorylate other proteins. Phosphorylation activates the protein by changing its shape. The proteins phosphorylated by Cdks are involved in advancing the cell to the next phase.. The levels of Cdk proteins are relatively stable throughout the cell cycle however, the concentrations of cyclin fluctuate and determine when Cdk/cyclin complexes form. The different cyclins and Cdks bind at specific points in the cell cycle and thus regulate different checkpoints.

Activation of Cdks: Cyclin-dependent kinases (Cdks) are protein kinases that, when fully activated, can phosphorylate and activate other proteins that advance the cell cycle past a checkpoint. To become fully activated, a Cdk must bind to a cyclin protein and then be phosphorylated by another kinase.

Although the cyclins are the main regulatory molecules that determine the forward momentum of the cell cycle, there are several other mechanisms that fine tune the progress of the cycle with negative, rather than positive, effects. These mechanisms essentially block the progression of the cell cycle until problematic conditions are resolved. Molecules that prevent the full activation of Cdks are called Cdk inhibitors. Many of these inhibitor molecules directly or indirectly monitor a particular cell cycle event. The block placed on Cdks by inhibitor molecules will not be removed until the specific event being monitored is completed.

Negative Regulation of the Cell Cycle

The second group of cell cycle regulatory molecules are negative regulators. Negative regulators halt the cell cycle. Remember that in positive regulation, active molecules cause the cycle to progress.

The best understood negative regulatory molecules are retinoblastoma protein (Rb), p53, and p21. Retinoblastoma proteins are a group of tumor-suppressor proteins common in many cells. Much of what is known about cell cycle regulation comes from research conducted with cells that have lost regulatory control. All three of these regulatory proteins were discovered to be damaged or non-functional in cells that had begun to replicate uncontrollably (became cancerous). In each case, the main cause of the unchecked progress through the cell cycle was a faulty copy of the regulatory protein.

Rb, p53, and p21 act primarily at the G1 checkpoint. p53 is a multi-functional protein that has a major impact on the cell’s commitment to division it acts when there is damaged DNA in cells that are undergoing the preparatory processes during G1. If damaged DNA is detected, p53 halts the cell cycle and recruits enzymes to repair the DNA. If the DNA cannot be repaired, p53 can trigger apoptosis (cell suicide) to prevent the duplication of damaged chromosomes. As p53 levels rise, the production of p21 is triggered. p21 enforces the halt in the cycle dictated by p53 by binding to and inhibiting the activity of the Cdk/cyclin complexes. As a cell is exposed to more stress, higher levels of p53 and p21 accumulate, making it less likely that the cell will move into the S phase.

Rb exerts its regulatory influence on other positive regulator proteins. Rb monitors cell size. In the active, dephosphorylated state, Rb binds to proteins called transcription factors, most commonly to E2F. Transcription factors “turn on” specific genes, allowing the production of proteins encoded by that gene. When Rb is bound to E2F, production of proteins necessary for the G1/S transition is blocked. As the cell increases in size, Rb is slowly phosphorylated until it becomes inactivated. Rb releases E2F, which can now turn on the gene that produces the transition protein and this particular block is removed. For the cell to move past each of the checkpoints, all positive regulators must be “turned on” and all negative regulators must be “turned off.”

Function of the Rb Regulator Molecule: Rb halts the cell cycle by binding E2F. Rb releases its hold on E2F in response to cell growth to advance the cell cycle.


Videoya baxın: 9-cu sinif Biologiya - Zülalın biosintezi (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Tihalt

    Buna görə də olur.

  2. Eubuleus

    Mənə elə gəlir, səhv edirsən

  3. Maed

    Maraqlı cavab :)

  4. Vihn

    İstədiyiniz qədər.

  5. Scottie

    It's not a pity to print such a post, you will rarely find such a post, thanks!

  6. Martyn

    Hansı sözlər ... Super, parlaq düşüncə

  7. Bridger

    I well understand it. I can help with the question decision.



Mesaj yazmaq