Genuttryck
Genuttryck är den process genom vilken den ärftliga informationen i en gen, sekvensen av DNA-baspar, omvandlas till en funktionell genprodukt, t.ex. protein eller RNA. Den grundläggande idén är att DNA transkriberas till RNA, som sedan översätts till proteiner. Proteiner utgör många av strukturerna och alla enzymer i en cell eller organism.
Flera steg i genuttrycksprocessen kan moduleras (anpassas). Detta omfattar både transkriptionen och översättningar och det slutliga veckade tillståndet för ett protein. Genom genreglering aktiveras och avbryts gener och på så sätt styrs celldifferentiering och morfogenes. Genreglering kan också fungera som en grund för evolutionär förändring: kontroll av tidpunkten, platsen och mängden av genuttryck kan ha en djupgående effekt på organismens utveckling.
Uttrycket av en gen kan variera mycket i olika vävnader. Detta kallas pleiotropism och är ett utbrett fenomen inom genetiken.
Diagram som visar i vilka skeden i DNA-mRNA-proteinvägen uttrycket kan kontrolleras.
Epigenetik
Inom biologin är epigenetik studiet av ärftliga förändringar i fenotyp (utseende) eller genuttryck som orsakas av andra mekanismer än förändringar i den underliggande DNA-sekvensen.
Dessa förändringar kan kvarstå genom celldelningar under resten av individens liv och kan även bestå i flera generationer. Det sker dock ingen förändring av organismens underliggande DNA-sekvens. Istället orsakar icke-genetiska faktorer att organismens gener beter sig (uttrycker sig) annorlunda.
Det bästa exemplet på epigenetiska förändringar inom eukaryotbiologin är celldifferentieringsprocessen. Under morfogenesen blir totipotenta stamceller till embryots olika cellinjer, som i sin tur blir fullt differentierade celler. Med andra ord delar sig en enda befruktad äggcell - zygoten - och utvecklas. Dottercellerna förändras till de många celltyperna i det mogna embryot. Till dessa hör neuroner, muskelceller, epitel, blodkärl och så vidare. Detta sker genom att vissa gener aktiveras medan andra hämmas.
Epigenetiska förändringar är långsiktiga och överlever vanligtvis celldelningen (mitos). Förändringar sker i kromatinet, som är en kombination av DNA och dess omgivande histonproteiner i kromosomen. Detaljerna kring hur detta sker håller fortfarande på att utarbetas, men det är ganska säkert att omslaget av DNA och histon är en nyckelfaktor.
Genreglering
Upp- och nedreglering
Uppreglering ökar uttrycket av en eller flera gener och därmed av de proteiner som dessa gener kodar för. Nedreglering är en process som leder till minskat gen- och proteinuttryck.
Induktion kontra repression
Genreglering kan sammanfattas som:
- Inducerbara system: Ett inducerbart system är avstängt om det inte finns någon molekyl (en så kallad inducer) som möjliggör genuttryck.
- Repressibla system: Ett repressibelt system är igång utom i närvaro av en molekyl (en så kallad corepressor) som undertrycker genaktiviteten. Molekylen sägs undertrycka uttrycket.
Reglerande RNA
Det finns ett antal RNA som reglerar gener, det vill säga de reglerar hur snabbt generna transkriberas eller översätts. Följande är två viktiga exempel
miRNA
Mikro-RNA (miRNA) verkar genom att ansluta sig till ett enzym och blockera mRNA (messenger RNA) eller påskynda dess nedbrytning. Detta kallas RNA-interferens.
siRNA
Små interfererande RNA (ibland kallade silencing RNA) stör uttrycket av en specifik gen. De är ganska små (20/25 nukleotider) dubbelsträngade molekyler. Upptäckten av dem har lett till en kraftig ökning av den biomedicinska forskningen och utvecklingen av läkemedel.
Strukturen hos en eukaryotisk proteinkodande gen.
Relaterade sidor
Frågor och svar
F: Vad är genuttryck?
S: Genuttryck är den process genom vilken den ärftliga informationen i en gen omvandlas till en funktionell produkt, t.ex. ett protein eller RNA.
F: Hur åstadkoms genuttryck?
S: Genuttryck uppnås genom en process där DNA transkriberas till RNA, som sedan översätts till proteiner.
F: Vad gör proteiner i en cell eller organism?
S: Proteiner utgör många av strukturerna och alla enzymer i en cell eller organism.
F: Vad är genreglering?
S: Genreglering är den process genom vilken gener slås av och på, vilket styr celldifferentiering och morfogenes.
F: Hur kan genreglering fungera som en grund för evolutionär förändring?
S: Genreglering kan ligga till grund för evolutionära förändringar genom att styra tidpunkt, plats och mängd för genuttryck, och därigenom ha en djupgående effekt på en organisms utveckling.
F: Vad är pleiotropism?
S: Pleiotropism är ett fenomen inom genetiken där uttrycket av en gen kan variera mycket i olika vävnader.
F: Vilka steg i genuttrycket kan moduleras?
S: Både transkriptions- och translationsstegen, liksom det slutliga veckade tillståndet hos ett protein, kan moduleras under genuttrycket.
