Məlumat

Tənzimləmənin transkripsiya və ya tərcümə səviyyəsində olduğunu necə deyə bilərəm?


Müəlliflərin iddia etdiyi http://www.pnas.org/content/109/8/E471.short məqaləsini oxuyurdum (e475)

TfR-nin (Transferrin reseptorunun) tərcüməsi onun mRNT-nin 3' və 5' UTR-lərində (tərcümə olunmamış bölgələr) ardıcıllıqla tənzimlənir. Tərcümə nəzarətindən asılı olmayaraq TfR səviyyələrinin tənzimlənməsini öyrənmək üçün biz endogen TfR mRNA-da mövcud olan tənzimləyici ardıcıllıqları olmayan bir plazmiddən ifadə edilən TfR-EGFP səviyyələrini ölçdük (Şəkil 6A). Endogen və GFP ilə işarələnmiş ifadə edilmiş TfR səviyyələri Rabenosyn-5-in tükənməsinə cavab olaraq bərabər şəkildə azaldı, bu zülalın TfR ifadəsinin transkripsiya və ya tərcümə nəzarətinə təsirini istisna etmək.

İnanıram ki, TfR-GFP-nin tərcümə tənzimləməsi üçün heç bir bölgəsi olmadığından və buna görə də hər hansı tərcümə aktiv tənzimləyici amillə tənzimlənə bilməyəcəyi üçün təsirin translasiyadan sonrakı ola bilməyəcəyini başa düşürəm.

Sualım belədir: Rabenosyn-5-in zülal transkripsiyasına heç bir təsiri olmayan yuxarıdakı ifadə, mRNT səviyyələrinin bu zülaldan təsirlənməməsinin sübutunu tələb etmirmi?

Şəkil 6A, http://www.pnas.org/content/109/8/E471.figures-only


Metodlar bölməsindən:

Plazmid cDNA-da insan TfR Tim McGraw (Weill-Cornell Medical College, New York, NY) tərəfindən hədiyyə idi. İnsan TfR cDNA-sı XhoI və BamHI məhdudiyyət sahələrində Clontech pEGFP-N1 vektorunda EGFP ilə çərçivədə subklonlaşdırıldı.

Bu TfR-GFP füzyon zülalında endogen TfR promotoru yoxdur. Beləliklə, TfR transkripsiyasını birbaşa tənzimləyən hər hansı bir TF ilə tənzimlənməsi ehtimalı yoxdur.

Beləliklə, onlar Rabenosyn-5-in olmadığı qənaətinə gəlirlər konkret olaraq TfR ifadəsini tənzimləyir.


Transkripsiya kimi, tərcümə də prosesi bağlayan və başlatan zülallar tərəfindən idarə olunur. Tərcümədə prosesə başlamaq üçün yığılan kompleksə “the” deyilir başlanğıc kompleksi. Bu kompleksin formalaşmasının tənzimlənməsi tərcümə sürətini artıra və ya azalda bilər (Şəkil 1).

Şəkil 1 Gen ifadəsi tərcümənin başlanğıc kompleksini bağlayan amillərlə idarə oluna bilər.

B. Tərcümə Qaydaları

mRNA-lar tərcümə olunmaq üçün yaradıldığından, çox güman ki, onlar var! Biz bilirik ki, mRNA-larda CAP və poli(A) quyruqları effektiv tərcümə üçün tələb olunur, çünki bir və ya digərinin olmaması üçün hazırlanmış mRNT-lər zəif tərcümə olunur. Həmçinin, hüceyrələrin qapaq və ya poliadenilləşmə prosesini və ya strukturların özlərini dəyişdirdiyinə dair çox az dəlil var.

Tərcümə tənzimləməsi adətən təşəbbüsü hədəfləyir. Bir anda bir çox polipeptidin sintezinə təsir edən qlobal ola bilər və ya bir polipeptidə təsir edən spesifik ola bilər. Qlobal tənzimləmə adətən bütün hüceyrə zülal sintezinə təsir edən eukaryotik başlanğıc faktorlarının (eİF) fəaliyyətində dəyişiklikləri əhatə edir. Xüsusi tənzimləmə spesifik tənzimləyici zülalları və/və ya digər molekulları tanıyan və bağlayan bir və ya bir neçə mRNA-da bağlanma ardıcıllığı və ya bölgələrini əhatə edir. Bu bağlama ümumi protein biosintezinə təsir etmədən yalnız həmin mRNA-ların tərcüməsini idarə edir. Tərcümə və tərcümə tənzimlənməsində iştirak edən mRNT struktur xüsusiyyətləri aşağıda təsvir edilmişdir.

Gen ifadəsinin tərcümə nəzarətinin üç nümunəsini nəzərdən keçirəcəyik.

1. mRNA Bağlayıcı Zülallar tərəfindən Xüsusi Tərcümə Nəzarəti

Ferritin ağır və yüngül zəncirli polipeptidlərdən ibarət hüceyrə dəmiri saxlayan zülaldır. Dəmir çatışmazlığı olan hüceyrələrdə ferritinin tərcüməsi maneə törədilir. Ferritin istehsalı olmadıqda, ferritin-dəmir kompleksləri metabolik istifadə üçün dəmiri buraxır. Hər iki zəncir üçün mRNA-ların 5-rsquo-UTR-i xüsusi olaraq tanıyan kök-döşəmə bağlayıcı yerləri ehtiva edir. dəmir tənzimləyici zülallar (IRP1, IRP2). Ferritin mRNA-ları IRP-lərə bağlandıqda, tərcümənin başlaması bloklanır. IRP-lər tərəfindən ferritinin tərcüməsinin maneə törədilməsi aşağıda təsvir edilmişdir.

Normalda, başlanğıc kompleksi mRNT-nin 5&rsquo-UTR-ni skan edir. Normal tərcümə başlanğıc yerini tapdıqda, böyük alt bölməni bağlaya və polipeptidi tərcümə etməyə başlaya bilər. Dəmir çatışmazlığı olan hüceyrələrdə başlanğıc kompleksi ilə taramanın sterik maneə ilə fiziki olaraq bloklandığı düşünülür.

2. Koordinasiya Heme və Globin Sintezi

Bunu nəzərə alın retikulositlər (sələfləri eritrositlər, məməlilərdə qırmızı qan hüceyrələri) sintez edir globin zülallar. Onlar da sintez edirlər heme, dəmirlə bağlı porfirin halqa molekulu. Hər bir globin bir hemoglobin zülal alt vahidini yaratmaq üçün tək bir heme bağlanmalıdır. Aydındır ki, retikulosit çox globin zülalı və kifayət qədər heme istehsal etməyəcək və ya əksinə. Belə çıxır ki hemin (heme üçün bir xəbər) həm (alfa ) və (eta ) qlobin mRNA-larının tərcüməsinin başlamasını tənzimləyir. Xatırladaq ki, globin mRNA tərcüməsini təmin etmək üçün ÜDM-eIF2 Tərcümə uzadılmasının hər bir dövründən sonra yaranan yeni GTP ilə dəyişdirilməlidir. Bu, tərəfindən asanlaşdırılır eIF2B başlanğıc faktoru. eIF2B fosforlanmış (qeyri-aktiv) və ya fosforlaşdırılmamış (aktiv) vəziyyətdə ola bilər. Qlobinin hemin biosintezinə nisbətən az və ya çox istehsal olunmadığına əmin olmaq aktiv və qeyri-aktiv eIF2B səviyyələrinə nəzarət etməkdən ibarətdir. hemin. Hemin hüceyrədə heme ilə birləşmək üçün kifayət qədər globin polipeptidi olmadıqda toplanır. Həddindən artıq hemin bağlanır və təsirsiz hala gətirir HCR kinaz, eIF2B-nin fosforlaşmasının qarşısını alır. Fosforlaşdırılmamış eIF2B aktiv olduğundan, o, davamlı tərcüməyə imkan vermək üçün lazım olan GTP/ÜDM mübadiləsini asanlaşdırır. Beləliklə, davam edən başlanğıc globin mRNA tərcüməsinin heme səviyyələri ilə ayaqlaşa bilməsini təmin edir. Başqa sözlə, əgər hemin istehsalı qlobini qabaqlayarsa, bu, daha çox globinin tərcüməsini təşviq edəcəkdir.

Globin və hemin səviyyələri təxminən ekvimolyar olduqda, hemin artıq artıq deyil. Daha sonra aktiv HCR kinazından ayrılır. İndi aktiv kinaz eIF2B fosforlaşmasını katalizləyir. Fosfo-eIF2B qeyri-aktivdir və eIF2-də GTP/ÜDM mübadiləsini asanlaşdıra bilməz. Qlobin mRNA tərcüməsinin başlanması, beləliklə bloklanır, globin polipeptid tərcüməsinin daha aşağı sürətinə hemin sintezi ilə ayaqlaşmağa imkan verir. Qlobinin mRNT tərcüməsinin başlanmasının hemin tərəfindən tənzimlənməsi aşağıda göstərilmişdir.

3. Maya GCN4-ün Tərcümə Tənzimlənməsi

Heme və globin istehsalının koordinasiyası kimi, GCN4 zülalının tənzimlənməsi hüceyrələrin eIF2-də GTP-ni ÜDM-ə dəyişdirmək qabiliyyətinə nəzarətə əsaslanır. Lakin, maya daha primitiv eukaryot olmasına baxmayaraq, bu tənzimləmə bir qədər daha mürəkkəbdir! GCN4 a qlobal transkripsiya faktoru 20 amin turşusundan 19-nun sintezi üçün yollarda 30-a qədər genin transkripsiyasına nəzarət edir! Amin turşusu aclığının maya hüceyrələrinin hüceyrələrdə amin turşuları istehsalını artırmasına səbəb olduğu kəşfi Ümumi amin turşularına nəzarət (GAAC) GCN4-ü əhatə edən mexanizm. GCN üçün qısadır Generji Cnəzarət Ndepressiv, onun qlobal, müsbət tənzimləyici təsirlərinə istinad edərək. Məlum oldu ki, GCN4 zülalı stress geninin ifadəsində, glikogen homeostazında, purin biosintezində və hellipdə, əslində bütün maya genlərinin 10%-ə qədərinin fəaliyyətində iştirak edir! Burada GAAC mexanizminə diqqət yetiririk.

Bol amin turşusu ilə təmin edilən maya hüceyrələrinin onları sintez etməsinə ehtiyac yoxdur. Bu şərtlərdə GCN4 bazal (yəni aşağı) səviyyələrdə mövcuddur. Hüceyrələr amin turşularına ac qaldıqda, GCN4 səviyyələri iki saat ərzində on dəfəyə qədər artır və nəticədə ümumi amin turşusu sintezi artır. Bu sürətli reaksiya, amin turşusu aclığının aktivliyin artmasına işarə etdiyi üçün baş verir GCN2, a protein kinaz. GCN2 kinazı GDPeIF2-nin fosforlaşmasını katalizləyir. Artıq gördüyümüz kimi, fosforlanmış eIF2B GTP-ni eIF2-də ÜDM ilə mübadilə edə bilməz, bu halda aşağıda göstərilən nəticələrlə.

Burada bir paradoks var. Ümumi protein sintezini maneə törətmək üçün GTP-eIF2 regenerasiyasının yavaşlamasını gözləyərdiniz və bu da edir. Bununla belə, azalmış GTP-eIF2 səviyyələri bir şəkildə GCN4 mRNA-nın tərcüməsini stimullaşdırır və amin turşusu sintezi genlərinin transkripsiyasının artmasına səbəb olur. Başqa sözlə, amin turşusu aclığı maya hüceyrələrini öz amin turşularını yaratmaq üçün mövcud substratlardan istifadə etməyə vadar edir ki, zülal sintezi eyni vaxtda davam edə bilsin və başlanğıc kompleksinin formalaşması dayandırılır!

Gəlin indilik bu paradoksu qəbul edək və amin turşusu aclığının GCN4 zülalının artan tərcüməsinə və amin turşusu biosintezi yollarının tənzimlənməsinə necə gətirib çıxardığına baxaq. Başlamaq üçün GCN4 mRNT-nin strukturunu başa düşməliyik. Aşağıdakı təsvirdə 4 qısa qeyd edin uORFs RNT-nin 5&rsquoUTR-də bunlar GCN4 tərcüməsinin tənzimlənməsində əsas rol oynayır.

Daha əvvəl qeyd etmişdik ki, Üçlü Kompleks (TC) ilə əlaqəli 40S ribosomal alt bölməsi mRNA-ları skan etdikdə və polipeptid üçün ORF başlanğıc yerlərini tapdıqda, başlanğıc kompleksləri əmələ gəlir, 60S ribosomal alt bölmələri bağlanır və tərcümə başlayır. GCN4 mRNA-nın 5&rsquo UTR-də dörd uORF var. uORF-lər bir dayanma kodonu ilə qarşılaşmadan əvvəl yalnız bir neçə amin turşusunu kodlasa da, tarama zamanı da tanınır. TC-lər və 40S alt bölmələri çox olduqda, aşağıda göstərildiyi kimi, GCN4 kodlaşdırma bölgəsi ORF-ə üstünlük vermək üçün uORF-ləri cəlb edirlər.

Bu şərtlər altında aktiv eIF2B GDP-eIF2 üzrə GTP/ÜDM mübadiləsinə imkan verir və bu, səmərəli GTP-eIF2 təkrar emalına və yüksək TC səviyyələrinə gətirib çıxarır. TC-lər skan zamanı və/yaxud uORF-lərin başlanğıc yerlərində kiçik alt bölmələri bağlayır, sonradan 60S ribosomal subunitləri bağlayan və uORF tərcüməsinə başlayan başlanğıc kompleksləri əmələ gətirir. Təsiri, uORF-lərdən keçən taramanı yavaşlatmaq və bununla da faktiki GCN4 ORF-də başlanğıc kompleksinin formalaşmasına mane olmaqdır.

GTP-eIF2 effektiv şəkildə bərpa oluna bilmədiyi və TC-lərin çatışmazlığı olan maya hüceyrələrinin amin turşusu aclığı mədəniyyətlərində nə baş verir? Nəzərdən keçirmək üçün, amin turşusu aclığı eIF2B-nin fosforlaşması və inaktivasiyası ilə nəticələnən GCN2 kinaz aktivliyinin artmasına işarə edir. Qeyri-aktiv fosfo-eIF2, ümumi protein sintezini maneə törətməklə, GDP-eIF2-də GTP/ÜDM mübadiləsini asanlaşdırmayacaq. Nəticədə GTP-eIF2-də azalma həmçinin TC və TC ilə əlaqəli 40S alt bölmələrinin səviyyələrini aşağı salır. Aşağıdakı təsvir, digər mRNA-ların tərcüməsi azalsa belə, bu fenomenin GCN4 tərcüməsini necə tənzimlədiyini göstərir.


Gen ifadəsinin tənzimlənməsi: mənfi və müsbət tənzimləmə

Gen ifadəsi tənzimlənməsinin iki növü var: (1) Mənfi Tənzimləmə və (2) Müsbət Tənzimləmə. Və həmçinin bəzi i haqqında müzakirəgen ifadəsinin tənzimlənməsi ilə bağlı istifadə olunan mühüm terminlər.

Orqanizmin genlərinin çoxu spesifik zülallar (fermentlər) istehsal edir, bu da öz növbəsində spesifik fenotiplər yaradır. mRNT transkriptləri proteinə çevrilən genlər struktur genlər kimi tanınır. Bir orqanizmin hər bir hüceyrəsi normal olaraq növdə mövcud olan bütün struktur genlərə malikdir, lakin onların yalnız kiçik bir hissəsi müəyyən bir zamanda istənilən hüceyrədə fəaliyyət göstərir.

Prokaryotlarda hüceyrələr ümumiyyətlə yalnız müəyyən bir mühitdə ehtiyac duyduqları fermentləri sintez edirlər. Məsələn, laktozanın iştirakı ilə yetişdirilən E. coli hüceyrələri bol (3000 molekul/hüceyrəyə qədər) β-qalaktozidaza, laktozu hidroliz edən ferment istehsal edir. Bununla belə, bu fermentin çox az hissəsi (3 molekul/hüceyrədən az) laktoza olmadıqda istehsal olunur.

Eukariotlarda müxtəlif orqanların hüceyrələri öz funksiyaları üçün lazım olan müxtəlif zülallar istehsal edir. Qırmızı qan hüceyrələrində yüksək hemoglobin konsentrasiyası var, leykositlərdə (ağ qan hüceyrələri) isə ümumiyyətlə hemoglobin yoxdur.

Göründüyü kimi, müəyyən bir zamanda müəyyən bir toxuma və ya hüceyrədə zülal və ya ferment məhsullarının növlərinə dəqiq nəzarət var. Müəyyən bir zamanda müəyyən bir hüceyrədə məhsulları tələb olunan genlərin funksiyasına icazə verən gen fəaliyyətinə, yəni protein istehsalına belə bir nəzarət gen tənzimlənməsi adlanır.

Fermentin sintezi deqradasiya prosesində əsasən iki amildən, fermentin sintezi parçalanacaq molekulun mövcudluğundan asılıdır. Molekul daha çox miqdarda olarsa, ferment sintezi daha çox olacaq və əksinə. Biosintetik yolda fermentin sintezi son məhsul tərəfindən idarə olunur. Son məhsul daha çox olarsa, ferment sintezi daha az olacaq və əksinə.

Gen tənzimlənməsinin iki növü var, yəni:

(1) Mənfi tənzimləmə və

(1) Mənfi tənzimləmədə:

Hüceyrədə/sistemdə promotoru təsirsiz hala gətirərək transkripsiyaya mane olan inhibitor mövcuddur. Bu inhibitor repressor kimi tanınır. Transkripsiyanın başlaması üçün bir induktor tələb olunur. İnduktor repressorun antaqonisti kimi çıxış edir. Mənfi tənzimləmədə məhsulun olmaması ferment sintezini artırır, məhsulun olması isə sintezi azaldır.

(2) Müsbət tənzimləmədə:

Efektor molekul (zülal və ya molekulyar kompleks ola bilər) transkripsiya üçün promotoru aktivləşdirir. Deqradativ sistemdə mənfi və ya müsbət mexanizm işləyə bilər, biosintetik yolda isə mənfi mexanizm fəaliyyət göstərir (məsələn, lak operon).

Gen ifadəsi fenomeni aşağıda verildiyi kimi daha da inkişaf etdirilə bilər:

1. Gen ifadəsi bir genin orqanizmin fenotipində özünü ifadə edə bildiyi molekulyar səviyyədə mexanizmdir.

2. Gen ifadə mexanizmi biokimyəvi genetika daxildir. O, spesifik RNT-lərin, polipeptidlərin, struktur zülalların, zülallı biokimyəvi maddələrin və ya xüsusi əlamətlərin strukturunu və ya fəaliyyətinə nəzarət edən fermentlərin sintezindən ibarətdir.

3. Gen tənzimlənməsi hüceyrələrin tələbatından və inkişaf vəziyyətindən asılı olaraq genlərin söndürülməsi və işə salınması mexanizmidir.

4. Məhz bu tənzimləmə sayəsində müəyyən zülallar 5-10 molekulda sintez edilir, digərləri isə hüceyrə başına 100.000-dən çox molekulda əmələ gəlir.

5. Müsbət və mənfi iki növ gen tənzimlənməsi var.

6. Mənfi gen tənzimləməsində genlər fəaliyyəti dayandırılana qədər öz təsirini ifadə etməyə davam edir.

7. Bu tip gen tənzimlənməsi repressiv tənzimləmə də adlanır.

8. Repressiya tənzimləyici genlərin məhsulu ilə bağlıdır.

9. Müsbət gen tənzimləməsi, genlərin bunu etməyə təhrik edilmədikcə ifadə edilmədiyi bir vəziyyətdir.

10. Buna görə də induksiya olunan tənzimləmə adlanır.

11. Burada məhsul genləri ifadə olunmamış vəziyyətdə saxlayan d biokimyəvi maddəni çıxarır.

12. Genlər öz təsirini fermentlər vasitəsilə ifadə etdiyi üçün onların fermentləri də induksiya olunan fermentlər və repressiv fermentlər adlanır.

Gen tənzimlənməsi dörd səviyyədə həyata keçirilir:

1. İlkin transkript formalaşdıqda transkripsiya səviyyəsi.

2. Birləşmə və terminal əlavələri edildikdə emal səviyyəsi.

3. mRNT-nin nüvədən sitoplazmaya daşınması.

Gen ifadəsinin tənzimlənməsi ilə əlaqədar istifadə olunan mühüm terminlər:

Operonda transkripsiyaya mane olan protein molekulları. Transkripsiyanın qarşısının alınması prosesi repressiya adlanır.

Transkripsiyanın başlamasına imkan verən maddə (məsələn, lak operondakı laktoza). Belə proses induksiya kimi tanınır.

Repressor və zülal sintezinin qarşısını alan bir metabolit birləşməsi. Belə proses birgə repressiya kimi tanınır.

Mədəniyyət mühitinə substrat əlavə etməklə istehsalı artırılan ferment. Belə sistem induksiya olunan sistem adlanır.

Son məhsul əlavə etməklə istehsalı inhibə edilə bilən ferment. Belə sistem repressiv sistem kimi tanınır.

6. Təsisedici ferment:

Hüceyrənin metabolik vəziyyətindən asılı olmayaraq istehsalı sabit olan ferment.

Promotorun inaktivasiyası yolu ilə repressor tərəfindən transkripsiyanın qarşısının alınması, məsələn, lak operonda.

Pro-motorun aktivləşdirilməsi yolu ilə effektor molekul tərəfindən transkripsiyanın gücləndirilməsi.


DNT modifikasiyası: metilasiya

DNT molekulunun özü də metilləşmə yolu ilə dəyişdirilə bilər. DNT metilasiyası CpG adaları adlanan çox xüsusi bölgələrdə baş verir. Bunlar yüksək tezlikli sitozin və guanin dinukleotid DNT cütlərini (CG) ehtiva edən DNT bölgələridir. "P" sitozin və guanin (CG) arasındakı fosfodiester bağının bir hissəsi olan fosfat qrupunu ifadə edir. Şəkil 5-4 CpG adasını ehtiva edən bir gen ilə normal gen promotor ardıcıllığı arasındakı fərqi göstərir. Bunlar genlərin promotor bölgələrində olur. CG cütünün sitozin bazası metilləşdirilə bilər ki, bu da tez-tez genin susmasına səbəb olur, çünki transkripsiya faktorları promotorla artıq bağlana bilmir, çünki metil qrupu bu qarşılıqlı əlaqəni bloklayır. Bəzi hallarda valideynlərdən birinin gametlərinin inkişafı zamanı susdurulmuş genlər onların susdurulmuş vəziyyətdə nəslə ötürülür. Belə genlərin çap olunduğu deyilir. Valideynlərin pəhrizi və ya digər ətraf mühit şəraiti genlərin metilasiya modellərinə təsir göstərə bilər ki, bu da öz növbəsində gen ifadəsini dəyişdirir. Bundan əlavə, nəsillər doğulduqdan sonra xarici mühit dəyişiklikləri genlərin metilasiya statusunu dinamik şəkildə dəyişə bilər ki, bu da insan sağlamlığına təsir göstərə bilər (Şəkil 5-4). Bu cür stimullardan bəziləri travma, fiziki fəaliyyət, siqaret, spirt istehlakı, ətraf mühitin çirkləndiriciləri və piylənmədir.

Histonların metilasiyası DNT-nin metilasiyasına təsir göstərə bilər. DNT metiltransferazları (DNT-ni metilləşdirən fermentlər) xüsusi histon modifikasiyaları ilə xromatin bölgələrinə cəlb olunur. Deasetilləşdirilmiş (asetil qrupları olmayan) histonları olan yüksək metilləşdirilmiş (hipermetilləşdirilmiş) DNT bölgələri sıx şəkildə bükülür və transkripsiya baxımından qeyri-aktivdir.

Şəkil 5-4: Məlum bir CpG adası olan DNT ardıcıllığının nümunəsi. CG ardıcıllığı sarı rəngdədir. CG dinukleotidlərinin geniş miqdarına diqqət yetirin. Qırmızı rəngdə olan ATG, bu gen üçün tərcümənin başlanğıcını bildirir. Bu o deməkdir ki, bu bölgə çox güman ki, bu genin transkripsiyasını susduraraq, yüksək metillənmişdir. CpG adalarının ardıcıllığında dəyişikliklər genlərin yanlış tənzimlənməsi və nəticədə xəstəlik fenotipləri ilə nəticələnə bilən zülalların uyğunsuz istehsalı ilə nəticələnə bilər. Sağdakı şəkil CpG adaları tərəfindən tənzimlənməyən DNT sahəsini təmsil edir.

Epigenetik dəyişikliklər DNT ardıcıllığında mutasiya olduğu kimi qalıcı deyil, baxmayaraq ki, onlar çox vaxt hüceyrə bölünməsinin bir neçə raundunda davam edir və irsi ola bilər.

Xromatinin yenidən qurulması, lazım olduqda xromosom quruluşunu (açıq və ya qapalı) dəyişdirir. Əgər bir gen transkripsiya ediləcəksə, bu geni kodlayan xromosom bölgəsindəki histon zülalları və DNT, RNT polimerazanın və transkripsiya faktorları adlanan digər zülalların bağlanmasına və transkripsiyaya başlamasına imkan vermək üçün promotor bölgəni açacaq şəkildə dəyişdirilir. Əgər gen söndürülmüş və ya susdurulmuş vəziyyətdə qalacaqsa, histon zülalları və DNT-də qapalı xromosom konfiqurasiyasına işarə edən müxtəlif modifikasiyalar olur. Bu qapalı konfiqurasiyada RNT polimeraza və transkripsiya faktorlarının DNT-yə çıxışı yoxdur və transkripsiya baş verə bilməz (Şəkil 5-5).

Şəkil 5-5: Histon zülalları və DNT nukleotidləri kimyəvi cəhətdən dəyişdirilə bilər. Dəyişikliklər nukleosom aralığına və gen ifadəsinə təsir göstərir. (kredit: NIH tərəfindən işin dəyişdirilməsi)


Bəs bitki nə vaxt qocalacağını necə bilir?

Seminar zamanı məlum oldu ki, bitkilərin qocalması bir neçə səviyyədə tənzimlənir. Bununla belə, qocalmanın səbəblərini və nəticələrini ayırmağa çalışmaq bir neçə “toyuq və yumurta” problemini ortaya çıxarır. Məsələn, ilk növbədə nə gəlir – transkripsiya və ya transkripsiyadan sonrakı tənzimləmə, yaş və ya stress, metabolitlər və ya gen ifadəsi? Ən son tədqiqatlar xromatində və bəlkə də telomer strukturunda yaşa bağlı dəyişikliklərin yarpaq və ya bitkini günün uzunluğu və ya stress kimi qocalmağa səbəb olan ətraf mühit stimullarına reaksiya verə biləcək bir model təklif etməyə imkan verir (Şəkil 1). . Bu stimullar ya birbaşa və ya məsələn, bitki hormonları, metabolitlər və ya reaktiv oksigen növləri vasitəsilə gen ifadəsini tənzimləyə bilər. Transkripsiya və transkripsiyadan sonrakı dəyişikliklərin səbəbi və nəticəsi ola bilər. Bundan əlavə, eIF5A-nın hipusinasiyası kimi post-tərcümə modifikasiyasında, ehtimal ki, yaşa bağlı keçid protein sintezini tənzimləyə bilər. Xlorofilin deqradasiyası kimi aşağı axın prosesləri yüksək dərəcədə qorunur ( Armstead və b., 2007), qocalmanın səbəb ola biləcəyi bir çox fərqli yol var. Buna görə də tənzimləyici şəbəkədəki səbəb-nəticə əlaqələrinin açılması çətin məsələ olaraq qalır.

Bitkilərdə qocalmanı idarə edən tənzimləmə mexanizmləri üçün hipotetik model.


16.11 Tənqidi Düşüncə Sualları

Bir orqanizmin bütün hüceyrələri genomu paylaşır. Ancaq inkişaf zamanı bəzi hüceyrələr dəri hüceyrələrinə, bəziləri isə əzələ hüceyrələrinə çevrilir. Eyni genetik göstərişlər eyni orqanizmdə iki fərqli hüceyrə növü ilə necə nəticələnə bilər? Cavabınızı hərtərəfli izah edin.

  1. Mühitdə laktoza və qlükoza olduqda, lak operonun transkripsiyası induksiya olunur.
  2. Laktoza olduqda, lakin qlükoza olmadıqda, lak operon repressiya olunur.
  3. Qlükoza olmadıqda laktoza lak operonun induktoru kimi çıxış edir.
  4. Qlükoza mövcud olduqda laktoza lak operonun induktoru kimi çıxış edir.
  1. Struktur genlərdəki mutasiya transkripsiyanı dayandıracaq.
  2. Mutasiya olunmuş lacY anormal β-qalaktosidaza zülalı istehsal edəcək.
  3. Mutasiya olunmuş lacA, asetil qrupunu β-qalaktosidazaya köçürəcək bir protein istehsal edəcək.
  4. Transkripsiya davam edəcək, lakin laktoza düzgün metabolizə olunmayacaq.

Bəzi xəstəliklərdə epigenetik dəyişikliklərin dəyişməsi normal olaraq ifadə olunan genləri söndürür. Hipotetik olaraq, bu genləri yenidən işə salmaq üçün bu prosesi necə tərsinə çevirə bilərsiniz?

  1. Yeni cücərtilərdə histon asetilasiyası soyuq təsirə məruz qalır, metilasiya baş verir.
  2. Yeni cücərtilərdə histon deasetilasiyası soyuq məruz qaldıqda mövcuddur, metilasiya baş verir.
  3. Yeni fidanlarda histon metilasiyası soyuq məruz qaldıqda mövcuddur, asetilləşmə baş verir.
  4. Yeni fidanlarda, histon metilasiyaları soyuq məruz qaldıqda mövcuddur, deasetilasiya baş verir.
  1. Mutasiya edilmiş promotorlar transkripsiya faktorunun bağlanma yerini dəyişdirərək transkripsiya sürətini azaldır.
  2. Mutasiya edilmiş promotorlar transkripsiya faktorunun bağlanma yerini dəyişdirərək transkripsiya sürətini artırır.
  3. Mutasiya edilmiş promotorlar transkripsiyanın sürətini artırmaq və ya azaltmaq üçün transkripsiya faktorlarının bağlanma yerini dəyişdirirlər.
  4. Mutasiya edilmiş promotorlar transkripsiya faktorları üçün bağlanma yerini dəyişdirir və bununla da bitişik genin transkripsiyasını dayandırır.
  1. Transkripsiya sürəti artacaq, hüceyrə funksiyasını dəyişdirəcək.
  2. Transkripsiya sürəti azalacaq, hüceyrə funksiyalarını maneə törədir.
  3. Transkripsiya faktorlarının tıxanması səbəbindən transkripsiya sürəti azalır.
  4. Transkripsiya faktorlarının tıxanması səbəbindən transkripsiya sürəti artır.

The wnt transkripsiya yolu heyvan inkişafı zamanı əsas dəyişikliklərdən məsuldur. Aşağıda göstərilən transkripsiya yoluna əsaslanır. Bu diaqramda oxlar bir maddənin digərinə çevrilməsini göstərir. Kvadrat xətlər və ya ox başlığı olmayan xətlər xəttin altındakı məhsulun inhibəsini göstərir. Buna əsaslanaraq necə artacaq wnt gen ifadəsi Bar-1 ifadəsini təsir edir?

  1. RBP-lər əvvəlcə RNT-yə bağlana bilər, beləliklə RNT-ni parçalayan miRNT-nin bağlanmasının qarşısını alır.
  2. RBPs miRNT-ni bağlayır və bununla da mRNT-ni deqradasiyadan qoruyur.
  3. RBP-lər onun funksiyasını maneə törətmək və beləliklə, mRNT deqradasiyasını dayandırmaq üçün miRNA-nı metilləşdirir.
  4. RBP-lər DICER protein kompleksinin köməyi ilə miRNT deqradasiyasını istiqamətləndirir.
  1. UV şüaları zülalların metilasiyası və asetilləşməsini dəyişdirə bilər.
  2. RNT bağlayıcı zülallar fosforlaşma yolu ilə dəyişdirilir.
  3. Xarici stimullar transkriptin deasetilasiyasına və demetilasiyasına səbəb ola bilər.
  4. UV şüaları RNT bağlayıcı zülalların dimerləşməsinə səbəb ola bilər.
  1. Zülalların fosforilasiyası tərcüməni, RNT-nin ötürülməsini, RNT sabitliyini və ya transkripsiyadan sonrakı modifikasiyanı dəyişə bilər.
  2. Zülalların fosforilasiyası DNT replikasiyasını, hüceyrə bölünməsini, patogenin tanınmasını və RNT sabitliyini dəyişə bilər.
  3. Fosforlanmış zülallar yalnız tərcüməyə təsir edir və p53 funksiyasını dəyişdirərək xərçəngə səbəb ola bilər.
  4. Fosforlanmış zülallar yalnız RNT keçidinə, RNT sabitliyinə və translasiyadan sonrakı dəyişikliklərə təsir göstərir.
  1. UV şüaları DNT-nin əlçatanlığını və transkripsiyasını dəyişdirə bilən genlərin metilasiyası və deasetilasiyasına səbəb ola bilər.
  2. UV şüaları DNT-nin və histonların fosforilləşməsinə və asetilləşməsinə səbəb ola bilər ki, bu da DNT-nin transkripsiya imkanlarını dəyişdirə bilər.
  3. Ultrabənövşəyi şüalar DNT əsaslarının metilləşməsinə və fosforlaşmasına səbəb ola bilər ki, bu da DNT-nin əlçatanlığını itirərək dimerləşə bilər.
  4. UV şüaları histonların metilasiyasına və asetilləşməsinə səbəb ola bilər ki, bu da DNT-nin daha sıx birləşməsinə və əlçatmazlığa gətirib çıxarır.
  1. Bu dərmanlar lazımi genlərin transkripsiyasını "açıq" saxlamaq üçün DNT-nin demetilləşdirilmiş və asetilləşdirilmiş formalarını saxlayır.
  2. DNT-nin demetilləşdirilmiş və asetilləşdirilmiş formaları susdurulmuş gen ifadə edildikdə tərsinə çevrilir.
  3. Dərman susdurulmuş genləri yenidən "yandırmaq" üçün onları metilləşdirir və asetilləşdirir.
  4. Dərmanlar xərçəng hüceyrələrində əhəmiyyətsiz genləri susdurmaq üçün DNT metilasiyası və asetilləşməsini qoruyur.
  1. Xərçəng hüceyrələrində gen ifadə nümunələrini anlamaq, müvafiq dərman müalicəsinin təmin edilməsində faydalı olan səhv genləri müəyyən edəcəkdir.
  2. Gen ifadəsini anlamaq antigen terapiyası üçün şiş hüceyrələrinin diaqnozuna kömək edəcəkdir.
  3. Gen profili xərçəngə səbəb olan patogenlərin hədəf genlərini müəyyən edəcəkdir.
  4. EGFR ifadə etməyən döş xərçəngi xəstələri anti-EGFR terapiyasına cavab verə bilər.
  1. Fərdi dərmanlar mutasiyaların növünə və genin ifadə modelinə görə dəyişəcək.
  2. Dərmanlar fərdin bədənində aşkar edilən şiş növünə görə verilir.
  3. Fərdi dərmanlar yalnız xəstənin simptomları əsasında verilir.
  4. Dərmanlar xərçəngin şiddətindən və mərhələsindən asılı olaraq dəyişir.
  • Siz buradasınız:  
  • Ev
  • çətir
  • Dərsliklər
  • Bio581
  • Fəsil 16 Gen tənzimlənməsi
  • 16.11 Tənqidi Düşüncə Sualları

Bu mətn AP Kursları üçün Openstax Biologiyası, Böyük Əməyi olan Müəlliflər Julianne Zedalis, La Jolla, CA-dakı Yepiskop Məktəbi, John Eggebrecht, Cornell Universitetinin töhfə verən müəllifləri Yael Avissar, Rhode Island College, Jung Choi, Corciya Texnologiya İnstitutu, Jean DeSaix-ə əsaslanır. , Şimali Karolina Universiteti Chapel Hill, Vladimir Jurukovski, Suffolk County Community College, Connie Rye, East Mississippi Community College, Robert Wise, Wisconsin University, Oshkosh

Bu iş heç bir əlavə məhdudiyyət olmadan Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 Unported License ilə lisenziyalaşdırılıb.


Prokaryotlarda və Eukaryotlarda gen ifadəsi necə tənzimlənir

Gen ifadəsi DNT-nin RNT-yə, sonra zülallara çevrilməsi prosesidir. Həm prokaryotlarda, həm də eukariotlarda sıx tənzimlənən bir prosesdir. Gen ifadəsinin tənzimlənməsi ya artan və ya azalan gen məhsullarının istehsalında iştirak edir. Gen ifadəsinin tənzimlənməsində geniş mexanizmlər iştirak edir.

  1. Replikasiya səviyyəsi – Mutasiyalar gen ifadəsində dəyişikliklərə səbəb ola bilər.
  2. Transkripsiya səviyyəsi – Aktivatorlar və repressorlar transkripsiyanı tənzimləyir.
  3. Transkripsiyadan sonrakı səviyyə – RNT splicing post-transkripsiya səviyyəsində gen ifadəsinin tənzimlənməsində iştirak edir.
  4. Tərcümə səviyyəsi – mRNT molekulunun zülalın amin turşusu ardıcıllığına çevrilməsi RNT müdaxilə yolu kimi müxtəlif proseslərlə idarə olunur.
  5. Post-tərcümə səviyyəsi – Bir zülalın sintezi post-translational dəyişikliklərə nəzarət etməklə tənzimlənə bilər.

Gen ifadəsinin tənzimlənməsinin müxtəlif səviyyələri göstərilir rəqəm 1.

Şəkil 1: Gen ifadəsinin tənzimlənməsi


Zülal sintezi və tərcümə tənzimlənməsinin öyrənilməsi üçün texnikalar lüğəti

Tərcümə tənzimləməsini öyrənmək üçün köhnə (lakin hələ də istifadə olunan) nəbz təqibi etiketindən tutmuş bütün genom sıralama metodlarından istifadə edən daha müasir texnikalara qədər bir neçə fərqli texnika istifadə edilmişdir. Burada bir neçə texnika izah edilir və bəzi protokollara istinad edilir.

Pulse etiketləmə zaman vahidi başına zülal sintezinin sürətini müəyyən etmək üçün istifadə edilən bir texnikadır. Metod bir sıra zaman nöqtələrində radioaktiv olaraq etiketlənmiş amin turşularının, adətən [35 S] metionin/sisteinin bitki tərəfindən daxil edilməsinə əsaslanır. Daha sonra zülallar çıxarılır və etiketlənmiş amin turşusunu özündə birləşdirən yeni sintez edilmiş zülallar SDS-PAGE, ardınca avtoradioqrafiya və densitometriya və ya sintillyasiya hesablanması ilə aşkar edilir. Radioaktiv etiketlərdən istifadənin qarşısını alan və bunun əvəzinə qeyri-təbii amin turşularından istifadə edən protokollar da işlənib hazırlanmışdır (Şmidt). və b., 2009 Wang və b., 2017a ), lakin hələ bitkilərdə tətbiq edilməmişdir.

Hüceyrəsiz tərcümə sistemləri tərcümənin molekulyar mexanizmlərini öyrənmək üçün faydalıdır in vitro. Bitki tərcüməsi tədqiqatlarında ən çox istifadə edilən hüceyrəsiz sistem buğda rüşeyminin ekstraktıdır (Olliver). və b., 1996), lakin hüceyrəsiz Arabidopsis sistemi də mövcud olmuşdur (Murota və b., 2011 ).

Polisomların fraksiyalaşdırılması bütöv bir bitkinin və ya müəyyən bir toxumanın translyasiya vəziyyətinin öyrənilməsinə, yəni qlobal səviyyədə və ya maraq doğuran müəyyən bir mRNT-nin translyasiya effektivliyi barədə nəticə çıxarmağa imkan verən klassik texnikadır. Bu üsul hələ də geniş şəkildə tətbiq olunur və saxaroza qradiyentlərinin istifadəsini və onların tərkibində olan ribosomların sayına əsasən polisomları ayırmaq üçün ultrasentrifuqasiyanı nəzərdə tutur. Qradiyentdə həll olunan sentrifuqa edilmiş nümunə fraksiyalara bölünür (aşağı sıx fraksiyalarda daha ağır polisomlar və yuxarı yüngül fraksiyalarda fərdi ribosomal alt bölmələr var) və RNT-lər fraksiyalardan təcrid olunur, məsələn Northern blot, RT kimi ifadə tədqiqatlarına davam etmək. -PCR, mikroarray və ya yeni nəsil ardıcıllıq (Mustroph və b., 2009b).

Ribosom yaxınlığının təmizlənməsinin tərcüməsi (TRAP) xüsusi bir ribosom zülalının işarələndiyi və sonra işarələnmiş ribosomlarla bağlanmış mRNA-ları təcrid etmək üçün immunoprecipitasiya edildiyi yaxınlıq xromatoqrafiyasına əsaslanan ribosomların təmizlənməsi üsuludur. Ribosoma bağlı mRNT-lərin növbəti nəsil ardıcıllığı hüceyrənin translyasiya vəziyyəti haqqında məlumat verir (Zanetti və b., 2005 Mustroph və b., 2009b). Bu texnika, polisomların fraksiyalaşdırılması kimi, tərcümə üçün proxy kimi polisomal RNT-yə əsaslanır, lakin ribosomların tərcüməsi ilə mRNT-lərdə qeyri-məhsuldar olanlar arasında fərq qoymur.

Ribo-seq (aka ribosom izi) mRNT-də ribosomların dəqiq mövqeyini ortaya qoyan və 5′ UTR-lərdə dayanmış ribosomlar ilə kodlaşdırma bölgələrində yerləşdirilmiş ribosomlar arasında ayrı-seçkiliyə imkan verən daha yüksək ayırdetmə texnologiyasıdır. Bu vəziyyətdə polisomal RNT-lər ya saxaroza yastığı vasitəsilə ultrasentrifuqalama və ya sütun əsaslı gel filtrasiya üsullarından istifadə etməklə təcrid olunur və sonra RNase ilə müalicə olunur. Hər bir tərcümə ribosomu müvafiq mRNT-nin qısa bir hissəsini qoruduğuna görə, bütün transkriptlərin açıq hissələri RNase müalicəsi ilə deqradasiyaya uğrayır, sonrakı nəsil yanaşmalardan istifadə edərək sağ qalan izlərin ardıcıllığı ribosomların hər birində harada olduğu və kodon səviyyəsində məlumat verir. hər transkript. Əvvəlcə maya üçün hazırlanmışdır (İnqoliya və b., 2009), səmərəli Ribo-seq protokolları da zavodlarda tətbiq edilmişdir (Hsu və b., 2016 Ticarətçi və b., 2016 ).

RNT-nin ikincil strukturunun iki və tək zəncirli spesifik nükleazlarla ardıcıllıqla struktur xəritələşdirilməsi ds- və ss-ə xas nukleazlarla RNT-lərin həzmindən çıxarılan RNT molekullarında ikizəncirli (ds) və təkzəncirli (ss) bölgələrin xəritəsini çəkməklə RNT ikincil strukturunun genom miqyasında təhlilinə imkan verən bir texnikadır. Kompleks RNT nümunələri ikiyə bölünür və alternativ nukleaza müalicəsinə məruz qalır. ssRNA-lar ssRNase-lərin istifadəsi ilə parçalanır və dsRNA-lar təmizlənir və ardıcıllıq kitabxanalarına çevrilir. In parallel, the second half of the sample is treated with dsRNases, and the remaining ssRNAs are isolated and converted into sequencing libraries. Comparative analysis of the reads allows the generation of an unbiased and comprehensive collection of RNA secondary structure models (Li və b., 2012b).

Structure-seq is a state-of-the-art technique that combines dimethyl sulfate (DMS) methylation with next-generation sequencing to quantitatively measure RNA secondary structure at a genome-wide level and single-nucleotide resolution, both in vivoin vitro. DMS methylates unpaired As and Cs (all paired nucleotides are protected) and this results in the termination of reverse transcription products. Comparison of the sequencing results between DMS-treated and untreated samples pinpoints unpaired As and Cs. Thus, high DMS reactivity indicates less structured regions which account for loops, bulges, mismatches or joining regions (Ding və b., 2014 ).

In addition, new techniques that study mRNA degradation intermediates at a genome-wide level, such as parallel analysis of RNA ends (PARE) (Zhai və b., 2014 ) or genome-wide mapping of uncapped and cleaved transcripts (GMUCT) (Gregory və b., 2008 ), have been developed and aid in the study of ribosome positioning, translation and co-translational degradation. These techniques involve the capture of the 5′ monophosphorylated ends of cleaved 3′ end mRNA products and make sequencing libraries by ligating RNA adapters.


Videoya baxın: 8 علامات تدل على أن جسمك يبكي طلبا للمساعدة (Yanvar 2022).