definiera termen reglering eftersom det gäller gener

för att en cell ska fungera korrekt måste nödvändiga proteiner syntetiseras vid rätt tidpunkt. Alla celler kontrollerar eller reglerar syntesen av proteiner från information kodad i deras DNA. Processen att slå på en gen för att producera RNA och protein kallas genuttryck. Vare sig i en enkel encellig organism eller en komplex flercellig organism, kontrollerar varje cell när och hur dess gener uttrycks., För att detta ska ske måste det finnas en mekanism för att kontrollera när en gen uttrycks för att göra RNA och protein, hur mycket av proteinet görs och när det är dags att sluta göra det proteinet eftersom det inte längre behövs.

regleringen av genuttryck bevarar energi och utrymme. Det skulle kräva en betydande mängd energi för en organism att uttrycka varje gen hela tiden, så det är mer energieffektivt att bara slå på generna när de krävs., Dessutom, bara uttrycka en delmängd av gener i varje cell sparar utrymme eftersom DNA måste lindas från dess tätt lindade struktur för att transkribera och översätta DNA. Celler måste vara enorma om varje protein uttrycktes i varje cell hela tiden.

kontrollen av genuttryck är extremt komplex. Fel i denna process är skadliga för cellen och kan leda till utveckling av många sjukdomar, inklusive cancer.,

uttryck av gener

för att en cell ska fungera korrekt måste nödvändiga proteiner syntetiseras vid rätt tidpunkt. Alla celler kontrollerar eller reglerar syntesen av proteiner från information kodad i deras DNA. Processen att slå på en gen för att producera RNA och protein kallas genuttryck., Vare sig i en enkel encellig organism eller en komplex flercellig organism, kontrollerar varje cell när och hur dess gener uttrycks. För att detta ska ske måste det finnas en mekanism för att kontrollera när en gen uttrycks för att göra RNA och protein, hur mycket av proteinet görs och när det är dags att sluta göra det proteinet eftersom det inte längre behövs.

regleringen av genuttryck bevarar energi och utrymme., Det skulle kräva en betydande mängd energi för en organism att uttrycka varje gen hela tiden, så det är mer energieffektivt att bara slå på generna när de krävs. Dessutom, bara uttrycka en delmängd av gener i varje cell sparar utrymme eftersom DNA måste lindas från dess tätt lindade struktur för att transkribera och översätta DNA. Celler måste vara enorma om varje protein uttrycktes i varje cell hela tiden.

kontrollen av genuttryck är extremt komplex., Fel i denna process är skadliga för cellen och kan leda till utveckling av många sjukdomar, inklusive cancer.

genreglering gör celler olika

genreglering är hur en cell kontrollerar vilka gener, av de många generna i dess Genom, är ”påslagen” (uttryckt). Tack vare genreglering har varje celltyp i din kropp en annan uppsättning aktiva gener-trots att nästan alla celler i din kropp innehåller exakt samma DNA., Dessa olika mönster av genuttryck gör att dina olika celltyper har olika uppsättningar proteiner, vilket gör varje celltyp unikt specialiserad för att göra sitt jobb.

till exempel är ett av leverns jobb att avlägsna giftiga ämnen som alkohol från blodet. För att göra detta uttrycker leverceller gener som kodar för subenheter (bitar) av ett enzym som kallas alkoholdehydrogenas. Detta enzym bryter ner alkohol i en giftfri molekyl. Neuronerna i en persons hjärna tar inte bort toxiner från kroppen, så de håller dessa gener outtalade eller ” avstängd.,”På samma sätt skickar levercellerna inte signaler med hjälp av neurotransmittorer, så de håller neurotransmittorgener avstängda (Figur 1).

Figur 1. Olika celler har olika gener ”påslagen.”

det finns många andra gener som uttrycks olika mellan leverceller och neuroner (eller två celltyper i en multicellulär organism som dig själv).

hur bestämmer cellerna ”vilka gener som ska sättas på?

nu finns det en knepig fråga! Många faktorer som kan påverka vilka gener en cell uttrycker., Olika celltyper uttrycker olika uppsättningar gener, som vi såg ovan. Men två olika celler av samma typ kan också ha olika genuttryck mönster beroende på deras miljö och inre tillstånd.

i stort sett kan vi säga att en Cells genuttryck mönster bestäms av information från både inuti och utanför cellen.

• exempel på information från insidan av cellen: proteinerna det ärvt från sin modercell, om dess DNA är skadat och hur mycket ATP det har.,
• exempel på information från utanför cellen: kemiska signaler från andra celler, mekaniska signaler från den extracellulära matrisen och näringsnivåerna.

hur hjälper dessa signaler en cell att ”bestämma” vilka gener att uttrycka? Celler fattar inte beslut i den meningen att du eller jag skulle. Istället har de molekylära vägar som omvandlar information-som bindningen av en kemisk signal till dess receptor—till en förändring i genuttryck.

som ett exempel, låt oss överväga hur celler svarar på tillväxtfaktorer., En tillväxtfaktor är en kemisk signal från en närliggande cell som instruerar en målcell att växa och dela. Vi kan säga att cellen ”märker” tillväxtfaktorn och” bestämmer ” att dela upp, men hur uppstår dessa processer egentligen?

Figur 2. Tillväxtfaktor som leder till celldelning

• cellen detekterar tillväxtfaktorn genom fysisk bindning av tillväxtfaktorn till ett receptorprotein på cellytan.,
• bindning av tillväxtfaktorn gör att receptorn ändrar form, vilket utlöser en serie kemiska händelser i cellen som aktiverar proteiner som kallas transkriptionsfaktorer.
• transkriptionsfaktorerna binder till vissa sekvenser av DNA i kärnan och orsakar transkription av celldelningsrelaterade gener.
• produkterna från dessa gener är olika typer av proteiner som gör celldelningen (kör celltillväxt och/eller tryck cellen framåt i cellcykeln).,

detta är bara ett exempel på hur en cell kan omvandla en informationskälla till en förändring i genuttryck. Det finns många andra, och förstå logiken i genreglering är ett område av pågående forskning inom biologi idag.

Tillväxtfaktorsignalering är komplex och innebär aktivering av en mängd olika mål, inklusive både transkriptionsfaktorer och icke-transkriptionsfaktorproteiner.,

prokaryotisk och eukaryotisk genreglering

för att förstå hur genuttryck regleras måste vi först förstå hur en gen kodar för ett funktionellt protein i en cell. Processen sker i både prokaryota och eukaryota celler, bara på något annorlunda sätt.,

prokaryota organismer är encelliga organismer som saknar en cellkärna och deras DNA flyter därför fritt i cellcytoplasman. För att syntetisera ett protein uppträder transkriptionsprocesserna och översättningen nästan samtidigt. När det resulterande proteinet inte längre behövs stannar transkriptionen. Som ett resultat är den primära metoden för att kontrollera vilken typ av protein och hur mycket av varje protein som uttrycks i en prokaryotisk cell regleringen av DNA-transkription. Alla efterföljande steg sker automatiskt. När mer protein krävs uppträder mer transkription., Därför är kontrollen av genuttryck i prokaryota celler mestadels på transkriptionsnivå.

eukaryota celler har däremot intracellulära organeller som ökar deras komplexitet. I eukaryota celler finns DNA inuti cellens kärna och där transkriberas det till RNA. Det nyligen syntetiserade RNA transporteras sedan ut ur kärnan i cytoplasman, där ribosomer översätter RNA till protein., Transkriptionsprocesserna och översättningen är fysiskt åtskilda av kärnmembranet; transkription sker endast inom kärnan, och översättning sker endast utanför kärnan i cytoplasman. Regleringen av genuttryck kan ske i alla skeden av processen (Figur 1)., Reglering kan uppstå när DNA är uncoiled och lossas från nukleosomer för att binda transkriptionsfaktorer (epigenetisk nivå), när RNA transkriberas (transkriptionsnivå), när RNA bearbetas och exporteras till cytoplasman efter det transkriberas (post-transkriptional nivå), när RNA översätts till protein (translational nivå), eller efter att proteinet har gjorts (post-translational nivå).

Figur 1., Prokaryotisk transkription och översättning sker samtidigt i cytoplasman, och reglering sker på transkriptionsnivå. Eukaryotisk genuttryck regleras under transkription och RNA-bearbetning, som äger rum i kärnan och under proteinöversättning, som äger rum i cytoplasman. Ytterligare reglering kan ske genom post-translationella modifieringar av proteiner.

skillnaderna i regleringen av genuttryck mellan prokaryoter och eukaryoter sammanfattas i Tabell 1., Regleringen av genuttryck diskuteras i detalj i efterföljande moduler.