Pređi na sadržaj

Regulacija genske ekspresije

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Dijagram pokazuje u kojim stupnjevima DNK-iRNK-protein puta se može kontrolisati ekspresija

Regulacija genske ekspresije (ili genska regulacija) obuhvata procese koje ćelije i virusi koriste da regulišu način na koji se informacije gena pretvaraju u genske produkte. Mada funkcionalni genski proizvod može da bude RNK, većina poznatih mehanizama reguliše kodiranje proteinskih gena. Svaki korak genske ekspresije može da bude modulisan, od DNK-RNK transkripcije do posttranslacione modifikacije proteina.[1][2]

Regulacija gena je esencijalna za viruse, prokariote i eukariote jer povećava mnogostranost i adaptabilnost organizma tako što omogućava ćeliji da izrazi protein po potrebi. Mada je Barbara Maklintok još 1951 pokazala interakciju između dva genetička segmenta, aktivatora (Ac) i disocijatora (Ds), u formiranju boje kukuruznih zrna, prvim otkrićem regulacije gena se smatra identifikacija lac operona 1961, koju je otkrio Žak Monod. U njoj su enzimi koji učestvuju u metabolizmu laktoze metabolism izraženi u genomu E. coli samo u prisustvu laktoze i odsustvu glukoze.

U višećelijskim organizmima regulacija gena rukovodi procesima ćelijske diferencijacije i morfogeneze, dovodeći do formiranja različitih ćelijskih tipova koji poseduju različite profile ekspresije gena mada imaju iste genomske sekvence.

Mehanizmi regulacije

[uredi | uredi izvor]

Regulacija genske ekspresije može se odvijati na više nivoa, uključujući transkripciju, post-transkripciju, translaciju i post-translaciju. Svaki od ovih nivoa pruža različite mogućnosti za kontrolu ekspresije gena.

Na nivou transkripcije

[uredi | uredi izvor]

Transkripcija je prvi korak u ekspresiji gena, gde se informacija iz DNK prenosi na RNK. Ovaj proces je pod kontrolom različitih faktora, uključujući transkripcione faktore, promotorske regione i enhansere. Na primer, transkripcioni faktori su proteini koji se vezuju za specifične sekvence DNK i regulišu inicijaciju transkripcije.[3] Enhanseri su DNK sekvence koje mogu povećati nivo transkripcije gena, čak i ako su udaljene od promotora.[4]

Post-transkripciona regulacija

[uredi | uredi izvor]

Nakon što se RNK sintetizuje, ona može biti podvrgnuta različitim modifikacijama koje utiču na njen stabilnost, transport i translaciju. Ove modifikacije uključuju alternativno splajsovanje, gde se iz istog RNK transkripta mogu generisati različiti proteinski izoformi, i RNK interferenciju, gde male RNK molekuli, kao što su siRNA i miRNA, mogu da inhibiraju translaciju ili dovedu do degradacije RNK.[5]

Na nivou translacije

[uredi | uredi izvor]

Translacija je proces sinteze proteina na osnovu informacija sadržanih u RNK. Ovaj proces može biti regulisan na više načina, uključujući kontrolu inicijacije, elongacije i terminacije translacije. Na primer, mTOR signalni pu' igra ključnu ulogu u regulaciji inicijacije translacije u odgovoru na dostupnost hranljivih materija i faktora rasta.[6]

Post-translaciona regulacija

[uredi | uredi izvor]

Nakon što su proteini sintetisani, oni mogu biti podvrgnuti različitim post-translacionim modifikacijama, kao što su fosforilacija, ubikvitinacija i glikozilacija. Ove modifikacije mogu uticati na stabilnost, lokalizaciju i funkciju proteina. Na primer, ubikvitinacija može označiti proteine za degradaciju putem proteasoma.[7]

Evolucija regulacije

[uredi | uredi izvor]

Regulacija genske ekspresije je ključni faktor u evolucionom razvoju složenih organizama. Smatra se da su promene u regulatornim sekvencama DNK često bile odgovorne za evoluciju novih osobina i adaptacija. Na primer, promene u enhanserima i promotorima mogu dovesti do različitih obrazaca ekspresije gena, što može rezultirati novim fenotipovima.[8]

Regulacija u ljudskim bolestima

[uredi | uredi izvor]

Poremećaji u regulaciji genske ekspresije često su povezani sa razvojem raznih bolesti, uključujući rak, neurološke poremećaje i autoimune bolesti. Na primer, mutacije u transkripcionim faktorima ili regulatornim RNK molekulima mogu dovesti do abnormalne ekspresije gena, što može potaknuti neontrolisanu ćelijsku proliferaciju u slučaju raka.[9]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ Bruce Alberts; Alexander Johnson; Julian Lewis; Martin Raff; Keith Roberts; Peter Walter (2002). Molecular Biology of the Cell. New York: Garlard Science. ISBN 0815332181. 
  2. ^ Latchman, David S. (2005). Gene regulation: a eukaryotic perspective. Psychology Press. ISBN 9780415365109. 
  3. ^ Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P. (2002). Molecular Biology of the Cell (4th изд.). Garland Science. 
  4. ^ Blackwood, E. M.; Kadonaga, J. T. (1998). „Going the distance: a current view of enhancer action”. Science. 281 (5373): 60—63. PMID 9679020. doi:10.1126/science.281.5373.60. 
  5. ^ Bartel, D. P. (2004). „MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function”. Cell. 116 (2): 281—297. PMID 14744438. doi:10.1016/S0092-8674(04)00045-5. 
  6. ^ Hay, N.; Sonenberg, N. (2004). „Upstream and downstream of mTOR”. Genes & Development. 18 (16): 1926—1945. PMID 15314020. doi:10.1101/gad.1212704. 
  7. ^ Hershko, A.; Ciechanover, A. (1998). „The ubiquitin system”. Annual Review of Biochemistry. 67 (1): 425—479. PMID 9759494. doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.425. 
  8. ^ Carroll, S. B. (2005). „Evolution at two levels: on genes and form”. PLoS Biology. 3 (7): e245. PMC 1174822 Слободан приступ. PMID 16000021. doi:10.1371/journal.pbio.0030245. 
  9. ^ Hanahan, D.; Weinberg, R. A. (2011). „Hallmarks of cancer: the next generation”. Cell. 144 (5): 646—674. PMID 21376230. doi:10.1016/j.cell.2011.02.013. 

Spoljašnje veze

[uredi | uredi izvor]
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Regulacija_genske_ekspresije&oldid=29069393”