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.
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.
Strukturen hos en eukaryotisk proteinkodande gen.

Relaterade sidor


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3