définir le terme régulation tel qu’il s’applique aux gènes

Pour qu’une cellule fonctionne correctement, les protéines nécessaires doivent être synthétisées au bon moment. Toutes les cellules contrôlent ou régulent la synthèse des protéines à partir d’informations codées dans leur ADN. Le processus d’activation d’un gène pour produire de l’ARN et des protéines est appelé expression génique. Que ce soit dans un organisme unicellulaire simple ou un organisme multicellulaire complexe, chaque cellule contrôle quand et comment ses gènes sont exprimés., Pour que cela se produise, il doit y avoir un mécanisme permettant de contrôler le moment où un gène est exprimé pour fabriquer de l’ARN et des protéines, la quantité de protéine produite et le moment où il est temps d’arrêter de fabriquer cette protéine car elle n’est plus nécessaire.

la régulation de l’expression des gènes conserve l’énergie et l’espace. Il faudrait une quantité importante d’énergie pour qu’un organisme exprime chaque gène à tout moment, il est donc plus économe en énergie d’activer les gènes uniquement lorsqu’ils sont nécessaires., De plus, l’expression d’un sous-ensemble de gènes dans chaque cellule permet d’économiser de l’espace, car l’ADN doit être déroulé de sa structure étroitement enroulée pour transcrire et traduire l’ADN. Les cellules devraient être énormes si chaque protéine était exprimée dans chaque cellule tout le temps.

Le contrôle de l’expression génique est extrêmement complexe. Les dysfonctionnements dans ce processus sont préjudiciables à la cellule et peuvent conduire au développement de nombreuses maladies, y compris le cancer.,

Expression des gènes

Pour qu’une cellule fonctionne correctement, les protéines nécessaires doivent être synthétisées au bon moment. Toutes les cellules contrôlent ou régulent la synthèse des protéines à partir d’informations codées dans leur ADN. Le processus d’activation d’un gène pour produire de l’ARN et des protéines est appelé expression génique., Que ce soit dans un organisme unicellulaire simple ou un organisme multicellulaire complexe, chaque cellule contrôle quand et comment ses gènes sont exprimés. Pour que cela se produise, il doit y avoir un mécanisme permettant de contrôler le moment où un gène est exprimé pour fabriquer de l’ARN et des protéines, la quantité de protéine produite et le moment où il est temps d’arrêter de fabriquer cette protéine car elle n’est plus nécessaire.

la régulation de l’expression des gènes conserve l’énergie et l’espace., Il faudrait une quantité importante d’énergie pour qu’un organisme exprime chaque gène à tout moment, il est donc plus économe en énergie d’activer les gènes uniquement lorsqu’ils sont nécessaires. De plus, l’expression d’un sous-ensemble de gènes dans chaque cellule permet d’économiser de l’espace, car l’ADN doit être déroulé de sa structure étroitement enroulée pour transcrire et traduire l’ADN. Les cellules devraient être énormes si chaque protéine était exprimée dans chaque cellule tout le temps.

Le contrôle de l’expression génique est extrêmement complexe., Les dysfonctionnements dans ce processus sont préjudiciables à la cellule et peuvent conduire au développement de nombreuses maladies, y compris le cancer.

la régulation des gènes rend les cellules différentes

la régulation des gènes est la façon dont une cellule contrôle quels gènes, parmi les nombreux gènes de son génome, sont « activés” (exprimés). Grâce à la régulation des gènes, chaque type de cellule de votre corps a un ensemble différent de gènes actifs malgré le fait que presque toutes les cellules de votre corps contenir exactement le même ADN., Ces différents modèles d’expression génique font que vos différents types de cellules ont différents ensembles de protéines, ce qui rend chaque type de cellule unique spécialisé pour faire son travail.

Par exemple, l’un des travaux du foie est d’éliminer les substances toxiques comme l’alcool de la circulation sanguine. Pour ce faire, les cellules hépatiques expriment des gènes codant des sous-unités (morceaux) d’une enzyme appelée alcool déshydrogénase. Cette enzyme décompose l’alcool en une molécule non toxique. Les neurones du cerveau d’une personne n’éliminent pas les toxines du corps, ils gardent donc ces gènes inexprimés, ou « éteints., »De même, les cellules du foie n’envoient pas de signaux à l’aide de neurotransmetteurs, elles gardent donc les gènes des neurotransmetteurs désactivés (Figure 1).

la Figure 1. Différentes cellules ont des gènes différents  » activé. »

Il existe de nombreux autres gènes qui s’expriment différemment entre les cellules hépatiques et les neurones (ou deux types de cellules dans un organisme multicellulaire comme vous).

comment les cellules « décident » quels gènes activer?

Maintenant, il y a une question délicate! De nombreux facteurs peuvent affecter les gènes exprimés par une cellule., Différents types de cellules expriment différents ensembles de gènes, comme nous l’avons vu ci-dessus. Cependant, deux cellules différentes du même type peuvent également avoir des modèles d’expression génique différents en fonction de leur environnement et de leur état interne.

D’une manière générale, nous pouvons dire que le modèle d’expression des gènes d’une cellule est déterminé par des informations provenant à la fois de l’intérieur et de l’extérieur de la cellule.

• exemples d’informations provenant de l’intérieur de la cellule: les protéines qu’elle a héritées de sa cellule mère, si son ADN est endommagé et combien D’ATP il a.,
• exemples d’informations provenant de l’extérieur de la cellule: signaux chimiques provenant d’autres cellules, Signaux mécaniques provenant de la matrice extracellulaire et niveaux de nutriments.

comment ces indices aident-ils une cellule à « décider” quels gènes exprimer? Les cellules ne prennent pas de décisions dans le sens où vous ou moi le ferions. Au lieu de cela, ils ont des voies moléculaires qui convertissent l’information—comme la liaison d’un signal chimique à son récepteur—en un changement dans l’expression des gènes.

à titre d’exemple, considérons comment les cellules réagissent aux facteurs de croissance., Un facteur de croissance est un signal chimique provenant d’une cellule voisine qui demande à une cellule cible de se développer et de se diviser. On pourrait dire que la cellule « avis” le facteur de croissance et « décide” de se diviser, mais comment ces processus se produisent réellement?

la Figure 2. Facteur de croissance incitant à la division cellulaire

• la cellule détecte le facteur de croissance par liaison physique du facteur de croissance à une protéine réceptrice à la surface de la cellule.,
• La liaison du facteur de croissance provoque le changement de forme du récepteur, déclenchant une série d’événements chimiques dans la cellule qui activent les protéines appelées facteurs de transcription.
• Les facteurs de transcription se lient à certaines séquences D’ADN dans le noyau et provoquent la transcription de gènes liés à la division cellulaire.
• Les produits de ces gènes sont différents types de protéines qui font diviser la cellule (stimuler la croissance cellulaire et/ou pousser la cellule vers l’avant dans le cycle cellulaire).,

C’est juste un exemple de comment une cellule peut convertir une source d’information en fonction d’un changement dans l’expression des gènes. Il y en a beaucoup d’autres, et comprendre la logique de la régulation des gènes est un domaine de recherche en cours en biologie aujourd’hui.

la signalisation des facteurs de croissance est complexe et implique l’activation d’une variété de cibles, y compris les facteurs de transcription et les protéines de facteurs non-transcription.,

régulation des gènes procaryotes et eucaryotes

pour comprendre comment l’expression des gènes est régulée, il faut d’abord comprendre comment un gène code une protéine fonctionnelle dans une cellule. Le processus se produit dans les cellules procaryotes et eucaryotes, juste légèrement différentes manières.,

Les organismes procaryotes sont des organismes unicellulaires dépourvus de noyau cellulaire, et leur ADN flotte donc librement dans le cytoplasme cellulaire. Pour synthétiser une protéine, les processus de transcription et de traduction se produisent presque simultanément. Lorsque la protéine est plus nécessaire, la transcription s’arrête. En conséquence, la principale méthode pour contrôler quel type de protéine et la quantité de chaque protéine est exprimée dans une cellule procaryote est la régulation de la transcription de l’ADN. Toutes les étapes suivantes se produisent automatiquement. Lorsque plus de protéines sont nécessaires, plus de transcription se produit., Par conséquent, dans les cellules procaryotes, le contrôle de l’expression des gènes est principalement au niveau transcriptionnel.

les cellules Eucaryotes, en revanche, ont des organites intracellulaires qui ajoutent à leur complexité. Dans les cellules eucaryotes, L’ADN est contenu à l’intérieur du noyau de la cellule et il est transcrit en ARN. L’ARN nouvellement synthétisé est ensuite transporté hors du noyau dans le cytoplasme, où les ribosomes traduisent l’ARN en protéine., Les processus de transcription et de traduction sont physiquement séparés par la membrane nucléaire; la transcription ne se produit qu’à l’intérieur du noyau et la traduction ne se produit qu’à l’extérieur du noyau dans le cytoplasme. La régulation de l’expression des gènes peut se produire à toutes les étapes du processus (Figure 1)., La régulation peut se produire lorsque l’ADN est déroulé et desserré des nucléosomes pour lier les facteurs de transcription (niveau épigénétique), lorsque l’ARN est transcrit (niveau transcriptionnel), lorsque l’ARN est traité et exporté vers le cytoplasme après sa transcription (niveau post-transcriptionnel), lorsque l’ARN est traduit en protéine (niveau translationnel), ou après la fabrication de la protéine (niveau post-translationnel).

la Figure 1., La transcription et la traduction procaryotes se produisent simultanément dans le cytoplasme, et la régulation se produit au niveau de la transcription. L’expression des gènes eucaryotes est régulée pendant la transcription et le traitement de l’ARN, qui ont lieu dans le noyau, et pendant la traduction des protéines, qui a lieu dans le cytoplasme. Une régulation supplémentaire peut se produire par des modifications post-traductionnelles des protéines.

Les différences dans la régulation de l’expression génique entre procaryotes et eucaryotes sont résumées dans le tableau 1., La régulation de l’expression des gènes est discutée en détail dans les modules suivants.

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