Genregulation

Ein regulatorisches Gen ist ein Gen, das die Aktivität eines Operons in einer Zelle steuert. Ein Operon ist eine Gruppe von Genen, die zusammenarbeiten, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Regulatorische Gene sind für die Steuerung der Aktivität von Operons verantwortlich, wodurch die Zelle ihre Funktion abhängig von den Umgebungsbedingungen regulieren kann.

Regulatoren der Operonaktivität können entweder positiv oder negativ sein. Positive Gene erhöhen die Aktivität von Operons und negative Gene verringern ihre Aktivität. Regulatoren können auch die Genexpression verändern, was sich auf die Produktion von Proteinen und anderen Molekülen auswirkt, die für die Zellfunktion benötigt werden.

Regulatorische Gene spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Zellstoffwechsels, der Immunität, der Entwicklung und anderer Prozesse. Sie können auch die Widerstandsfähigkeit der Zelle gegenüber verschiedenen Umweltfaktoren wie Temperatur, Druck, Säuregehalt usw. beeinflussen.

Beispielsweise können in Bakterien regulatorische Gene die Produktion von Enzymen steuern, die Nährstoffe wie Kohlenhydrate und Proteine ​​abbauen. In eukaryontischen Zellen steuern regulatorische Gene die Expression von Genen für die Synthese von Proteinen, die an verschiedenen Prozessen wie Wachstum, Entwicklung, Reproduktion usw. beteiligt sind.

Einführung

Ein regulatorisches Gen ist eines der wichtigen Elemente des genetischen Systems des Körpers, das die Aktivität des Operons steuert und biochemische Prozesse in der Zelle reguliert. Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der aus drei Nukleotidpaaren besteht, die für bestimmte Proteine ​​kodieren. Diese Proteine ​​erfüllen verschiedene Funktionen, einschließlich der Regulierung der Operonaktivität und der Proteinsynthese. Wenn ein regulatorisches Gen nicht richtig funktioniert, kann dies zu einer Störung biochemischer Prozesse in der Zelle und zu Pathologien führen. In diesem Artikel werden wir die Rolle regulatorischer Gene bei der Regulierung der Aktivität von Operon-Genen betrachten und auch die Merkmale des Funktionsmechanismus dieser Gene diskutieren.

Hauptmaterial

Regulatorische Gene sind Gene, die die Funktion eines Operon-Gens steuern. Operons sind DNA-Sequenzen, die aus mehreren Promotoren und regulatorischen Genen bestehen, die sich in derselben Region des Genoms befinden. Promotoren sind DNA-Abschnitte, die zu Beginn der Transkription von der RNA-Polymerase (dem Enzym, das für die mRNA-Synthese verantwortlich ist) erkannt werden. Regulatorische Gene befinden sich in der Nähe von Promotoren und fungieren als Schlüssel zum Starten oder Stoppen der mRNA-Transkription.

Regulatorische Gene regulieren die Aktivität von Operons, indem sie die Synthese von mRNA oder die Verarbeitung von mRNA mit anschließender Translation in Protein steuern. Sie können auf unterschiedliche Weise wirken, beispielsweise indem sie die Genexpression aktivieren oder hemmen. Es gibt verschiedene Arten von regulatorischen Genen. Im Bakteriengenom gibt es beispielsweise Regulationsmechanismen wie Repressor, Operator, Enhancer und Site Resolver. Repressoren sind spezifische Moleküle, die an einen DNA-Abschnitt (Operator) binden, der sich in der Nähe der Gene der Operongruppe befindet. Der Operator fungiert als „Schloss“, das den Transkriptionsweg als Reaktion auf die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Repressors schließt oder öffnet.

Site-Resolver sind Gene, die ihre Expression abhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit bestimmter Moleküle ändern können. Beispielsweise kann das Hitzeschock-Gen aktiviert werden, wenn die Körpertemperatur auf ein bestimmtes Niveau ansteigt, und andere Gene können auch ausgeschaltet werden, wenn es niedrigen Temperaturen ausgesetzt wird. Der Prozess der Geninduktion wird vom Bediener selbst reguliert. Es passt sich an bestimmte Umweltbedingungen an und steuert die Prozesse der Genregulation auf der Ebene des Operon-Netzwerks. Die Geninduktion bezieht sich auf das Anfangsstadium der Expression. In diesem Stadium wird normalerweise ein bestimmtes Operon aktiviert.

Die Genhemmung spielt auch eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Genexpression in Zellen. Es kann durch Feedback verursacht werden, bei dem Genprodukte ihre eigene Expression beeinflussen. Es ist auch möglich, dass Gene miteinander interagieren, was zyklische und kaskadenartige Regulationsmechanismen umfassen kann. In diesem Fall können Genregulatoren die Aktivität ihres Partners blockieren und so eine Kaskade von Ereignissen auslösen. Das Ergebnis dieser Wechselwirkungen ist eine Veränderung der Translationsaktivität eines beliebigen Operons, die mit Veränderungen in der Expression großer Gruppen funktionell verwandter Gene einhergeht. Dies kann zu Veränderungen der Geschwindigkeit enzymatischer Reaktionen, der Expression verschiedener Proteine ​​oder einer Verlangsamung oder Erhöhung der Anzahl transagierender Transkriptionsfaktoren führen.

Operon-Gene

Prozesse, die durch regulatorische Gene gesteuert werden, scheinen seitdem komplexer zu sein als das einfache An- oder Ausschalten eines bestimmten Gens