Review Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở tế bào nhân thực
Thủ Thuật Hướng dẫn Cơ chế điều hòa biểu lộ gen ở tế bào nhân thực Chi Tiết
Dương Văn Hà đang tìm kiếm từ khóa Cơ chế điều hòa biểu lộ gen ở tế bào nhân thực được Update vào lúc : 2022-08-30 08:20:05 . Với phương châm chia sẻ Thủ Thuật Hướng dẫn trong nội dung bài viết một cách Chi Tiết 2022. Nếu sau khi tham khảo nội dung bài viết vẫn ko hiểu thì hoàn toàn có thể lại phản hồi ở cuối bài để Mình lý giải và hướng dẫn lại nha.Bài viết hoặc đoạn này cần người am hiểu về chủ đề này trợ giúp sửa đổi và biên tập mở rộng hoặc cải tổ. Bạn hoàn toàn có thể giúp cải tổ trang này nếu hoàn toàn có thể. Xem trang thảo luận để biết thêm rõ ràng. (tháng 11/2022)
Nội dung chính- Xử lý RNAVideo liên quan
Biểu hiện gen là quá trình quy đổi thông tin di truyền chứa trong gen thành sản phẩm trong tế bào sống, từ đó tính trạng tương ứng được tạo thành ở kiểu hình hoàn toàn có thể quan sát được.[1][2] Khái niệm này được dịch từ thuật ngữ tiếng Anh: gene expression (phát âm: /ikˈs pres shən/).
Hình 1: Sơ đồ những quá trình biểu lộ gen nhân thực.
Ví dụ:
- Trong thí nghiệm tầm cỡ của G. Mendel: hạt đậu Hà Lan hạt trơn mà có kiểu gen Aa (dị hợp tử), thì khi nẩy mầm và phát triển thành cây cho quả chín, sẽ có kiểu hình hạt trơn (do gen A quy định), còn hạt nhăn (do gen a) không biểu lộ. Người ta nói: gen A được biểu lộ (mà Mendel gọi là gen trội), còn gen a không biểu lộ (mà Mendel gọi là gen lặn).[3]
Ví dụ khác: bệnh Alzheimer (mất trí nhớ) ở người do gen trội gây ra, nhưng người mang gen trội gây bệnh mà mãi đến 60 tuổi mới thấy bệnh phát, còn hồi trẻ thì gen này chưa biểu lộ.[4] Xem thêm rõ ràng vấn đề này ở trang Độ thấm của gen.
Hoặc cũng luôn có thể có khi: Gen biểu lộ tác động của nó không đồng đều trong một quần thể, dẫn đến kết quả là những thành viên có kiểu gen y hệt nhau, nhưng độ hiện ra trên kiểu hình lại rất khác nhau.[5] Xem thêm rõ ràng vấn đề này ở trang Độ hiện của gen.
Biểu hiện gen là quá trình rất phức tạp, trải qua nhiều quá trình và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó có tác động của những gen khác, của môi trường tự nhiên thiên nhiên trong (nội môi) và môi trường tự nhiên thiên nhiên ngoài (ngoại cảnh). Tuy nhiên, ở mức độ đơn giản quá trình biểu lộ gen trải qua 3 quá trình chính ở cả sinh vật nhân sơ (vi khuẩn) và sinh vật nhân chuẩn (đa bào):[6]
Phiên mã: Gen tổng hợp ra RNA. Dịch mã: Mã phiên ở RNA được quy đổi thành chuỗi pôlypeptit. Tạo thành và hoạt động và sinh hoạt giải trí của prôtêin có hiệu suất cao.Hình 1 ra mắt quá nhiều quá trình trong quá trình biểu lộ gen ở sinh vật nhân thực. Sau đây tác giả mô tả lần lượt theo trình tự trong hình để những bạn dễ hiểu hơn.
Tháo xoắn - Tháo xoắn nhiễm sắc thể (chromosome) rồi tháo xoắn nhiễm sắc tử (chromatin), từ đó mới "mở" được bức thư di truyền của bố mẹ gửi cho dưới dạng chuỗi nucleosome (nu-clê-ô-xôm). Xem thêm ở trang Tôpôizômêraza. Sau đó tháo xoắn DNA và gỡ bỏ những vị trí mê-tyl hoá. Phiên mã (transcription) tạo ra RNA sơ khai (preRNA). Xử lí RNA sơ khai thành RNA trưởng thành. Xuất RNA trưởng thành qua lỗ nhân ra tế bào chất (cytoplasm). Phân huỷ RNA "lão hoá" (nếu có) hoặc bị "sản xuất thừa". Dịch mã (translation) tạo nên chuỗi pôlypeptit. Sau dịch mã (post-translation): hình thành prôtêin bậc cao từ chuỗi pôlypeptit, tạo ra sản phẩm có hiệu suất cao sinh học (active protein).Chú ý rằng hình này mới chỉ đề cập tới một số trong những quá trình trong tế bào nhân thực. Còn nhiều quá trình khác (điều hoà gen, tái tổ hợp...) hoặc quá trình ở khung hình đa bào (xuất-nhập khẩu sản phẩm gen, tương tác gen...) cũng như tác động nội môi và ngoại cảnh không đề cập đến.
Phiên mã
Hình 2: Enzym RNA-pôlymêraza (RNA-pol) đang trượt trên DNA, lấy mạch mã gốc (nét thẳng đen) làm khuôn, tổng hợp nên bản mã phiên (nét xanh) là RNA thông tin (mRNA).
Phiên mã là quá trình tổng hợp RNA. Thuật ngữ này dịch từ nguyên gốc tiếng Anh: transcription (phát âm IPA-Quốc tế: /træn'skrɪpʃən/, tiếng Việt: t'ran-crip-sân), trước kia (trước 2004) gọi theo thuật ngữ cũ là sao mã, nay đã thống nhất toàn quốc dịch là phiên mã.[6][7][8]
Quá trình này chỉ tiến hành được khi có tối thiểu những tác nhân sau cùng tham gia:
Xử lý RNA
Là quá trình chỉ ra mắt ở sinh vật nhân chuẩn, gồm có những sự kiện: gắn mũ (capping), ghép mảnh (splicing) và thêm đuôi polyA.
Gắn mũCác mRNA của sinh vật nhân thật và virus có một cấu trúc đặc biệt ở đầu 5´, gọi là "mũ" – thực chất là phân tử 7-metyl-guanosin. Quá trình gắn mũ này xảy ra trong quá trình phiên mã và được bảo vệ đặc hiệu cho cấu trúc 5´ mRNA. Cấu trúc mũ này còn có tác dụng bảo vệ RNA mới hình thành khỏi những enzym exonucleaza 5’-3’, là vị trí gắn trực tiếp cho phức hợp gắn với mũ (CBC - cap-binding complex) – sẵn sàng sẵn sàng cho những bước chế biến tiền mRNA sau đó và cũng là vị trí gắn cho những tác nhân trong tế bào chất thiết yếu trong quá trình dịch mã.
Ghép mảnhỞ sinh vật nhân chuẩn, gen không riêng gì có chứa những đoạn mang mã mà còn xen kẽ bởi những đoạn không mang mã, lần lượt được gọi là exon và intron. Trong quá trình chế biến tiền mRNA, những đoạn intron này được vô hiệu và những đoạn exon nối lại với nhau tạo thành mRNA trưởng thành. Chính mRNA trưởng thành này mới là khuôn đúng chuẩn và trực tiếp cho quá trình dịch mã thành protein tương ứng. Sự kiện trên được gọi là cắt nối RNA (RNA splicing), được thực hiện sau phiên mã nhờ phức hợp lớn gồm những snRNP (small nuclear ribonucleoprotein) gọi là thể cắt nối (spliceosome).
Đối với một số trong những loại gen, bản phiên mã sơ khai (mRNA sơ khai) hoàn toàn có thể có ghép nối êxôn một cách lựa chọ, hoặc được thay đổi đặc biệt theo kiểu "lập trình lại" qua quá trình gọi là sửa đổi RNA. Nhờ đó, từ một gen mã hoá gốc và lại hoàn toàn có thể tạo thành nhiều loại mRNA trưởng thành rất khác nhau, hoàn toàn có thể tạo ra nhiều loại protein rất khác nhau, làm tăng độ đa dạng cũng như độ phức tạp của cục gen sinh vật nhân chuẩn.
Thêm đuôi polyAQuá trình này liên quan mật thiết với việc kết thúc phiên mã. Tác dụng của việc gắn đuôi polyA cho mRNA để tạo giúp mRNA không biến thành thủy phân bởi enzim khi di tán từ nhân ra tế bào chất để thực hiện dịch mã tổng hợp protein.
Dịch mã
Dịch mã là sự việc tổng hợp của một polypeptide sử dụng thông tin trong mRNA.
Phần lớn thuật ngữ được dùng để miêu tả những quy mô của sự việc biểu lộ gen, gồm có:
- Gen cấu trúc là một gen được phiên mã liên tục khi so sánh với gen tùy ý chỉ được dịch mã khi thiết yếu.
Gen giữ nhà (housekeeping gene) là một gen cấu trúc điển hình, được phiên mã ở một mức độ tương đối liên tục. Những sản phẩm từ sự phiên mã những gen này cần cho việc duy trì sự sống tế bào. Có thể nói là sự việc biểu lộ của chúng không biến thành ảnh hưởng bởi những điều kiện thí nghiệm. Ví dụ như actin, GAPDH và ubiquitin.
Gen tuỳ ý là gen chỉ được phiên mã khi cần so sánh với gen cấu thành.
Gen cảm ứng là gen mà sự biểu lộ của nó nhằm mục đích đáp ứng với những thay đổi của môi trường tự nhiên thiên nhiên hay phụ thuộc vào từng trạng thái trong chu kỳ luân hồi tế bào.
Phần này phải mở rộng. Bạn hoàn toàn có thể giúp bằng phương pháp mở rộng nội dung của nó.
Biểu hiện của một gen rõ ràng hoàn toàn có thể ước định một cách gián tiếp dùng công nghệ tiên tiến vi mảng DNA, nó cho ta biết số liệu thô về độ tập trung của tế bào tại những RNA thông tin rất khác nhau; thường là vài ngàn tế bào tại cùng thuở nào điểm. tiếng Anh vẫn thường gọi là expression profiling, nhưng thực ra từ này dùng không đúng lắm.
Biểu hiện của nhiều gen được xác định thường là ổn định sau quá trình sao mã, nên việc tăng độ tập trung mRNA không nghĩa là sẽ làm tăng độ biểu lộ. Một phương pháp khác đúng chuẩn và nhạy hơn để đo độ biểu lộ gen là phản ứng chuỗi polymeraza thời gian thực. Với đường cong được tạo ra thận trọng nó hoàn toàn có thể cho ra phép đo tuyết đối như số lượng bản sao của mRNA trên mỗi nanolitre của homogenized tissue, hay số lượng bản sao mRNA trên tổng số poly-adenosin RNA. Mức độ biểu lộ gen hoàn toàn có thể được đo đạc bằng phương pháp phối hợp (fusing) protein mong ước với một protein thông báo khác, ví dụ điển hình protein lân quang lục hay enzym beta-galactosidaza. Từ đó, mức độ biểu lộ của những protein thông báo hoàn toàn có thể được định lượng trực tiếp dùng những kĩ thuật chuẩn hóa có sẵn.
Điều tiết biểu lộ gen là sự việc điều khiển tế bào về mặt số lượng và thời gian xuất hiện của những hàm hiệu suất cao của một gen. Bất kì quá trình nào trong biểu lộ gen cũng hoàn toàn có thể được điều hòa, từ quá trình sao mã DNA-RNA đến quá trình biến hóa hậu phiên dịch của một protein. Điều hòa gen điều khiển tế bào về mặt cấu trúc và hiệu suất cao, và là cơ sở cho việc phân dị tế bào, đồng hình di truyền và sự linh hoạt và thích nghi của bất kể sinh vật nào.
^ “Gene Expression”. ^ “Medical Definition of Gene expression”. ^ SGK "Sinh học 12" - Nhà xuất bản Giáo dục đào tạo, Tp Hà Nội Thủ Đô, 2022 ^ “Penetrance and expressivity”. ^ “Expressivity”. ^ a b Campbell và tập sự: "Sinh học" - Nhà xuất bản Giáo dục đào tạo, 2010. ^ SGK "Sinh học 9, 12" - Nhà xuất bản Giáo dục đào tạo, 2008. ^ Philipps & Chilton: "Sinh học" - Nhà xuất bản Giáo dục đào tạo, 2004.
- ArrayExpress the European Bioinformatics Institute
Gene expression (Animation)
NCBIs Gene Expression Omnibus
Genes and Gene Expression - The Virtual Library of Biochemistry and Cell Biology Lưu trữ 2012-11-23 tại Wayback Machine
SymAtlas - view gene expression pattern by anatomic tissue Lưu trữ 2007-06-15 tại Wayback Machine
Transgenic fungus-resistant barley: Effects on gene expression and plant substances Lưu trữ 2007-01-13 tại Wayback Machine
[1]
Post a Comment