Génszabályozás

A szabályozó gén egy olyan gén, amely egy operon aktivitását szabályozza egy sejtben. Az operon olyan gének csoportja, amelyek együtt dolgoznak egy meghatározott funkció végrehajtásában. A szabályozó gének felelősek az operonok aktivitásának szabályozásáért, ami lehetővé teszi a sejt számára, hogy a környezeti feltételektől függően szabályozza működését.

Az operonaktivitás szabályozói lehetnek pozitívak vagy negatívak. A pozitív gének növelik az operonok aktivitását, a negatív gének csökkentik. A szabályozók megváltoztathatják a génexpressziót is, ami befolyásolja a sejtműködéshez szükséges fehérjék és más molekulák termelését.

A szabályozó gének fontos szerepet játszanak a sejtanyagcsere, az immunitás, a fejlődés és egyéb folyamatok szabályozásában. Befolyásolhatják a sejt különböző környezeti tényezőkkel szembeni ellenállását is, például hőmérséklet, nyomás, savasság stb.

Például a baktériumokban a szabályozó gének szabályozhatják a tápanyagokat, például szénhidrátokat és fehérjéket lebontó enzimek termelését. Az eukarióta sejtekben a szabályozó gének szabályozzák a különböző folyamatokban, például növekedésben, fejlődésben, szaporodásban stb. részt vevő fehérjék szintéziséhez szükséges gének expresszióját.

Bevezetés

A szabályozó gén a szervezet genetikai rendszerének egyik fontos eleme, amely szabályozza az operon aktivitását és szabályozza a biokémiai folyamatokat a sejtben. A gén a DNS egy szakasza, amely három pár nukleotidból áll, amelyek meghatározott fehérjéket kódolnak. Ezek a fehérjék különféle funkciókat látnak el, beleértve az operonaktivitás szabályozását és a fehérjeszintézist. Ha egy szabályozó gén nem működik megfelelően, az a sejt biokémiai folyamatainak megzavarásához és patológiához vezethet. Ebben a cikkben megvizsgáljuk a szabályozó gének szerepét az operon gének aktivitásának szabályozásában, és tárgyaljuk e gének működési mechanizmusának jellemzőit is.

Fő anyag

A szabályozó gének olyan gének, amelyek egy operon gén működését szabályozzák. Az operonok olyan DNS-szekvenciák, amelyek több promoterből és szabályozó génből állnak, amelyek a genom ugyanazon régiójában helyezkednek el. A promóterek olyan DNS szakaszok, amelyeket az RNS polimeráz (az mRNS szintéziséért felelős enzim) ismer fel a transzkripció kezdetén. A szabályozó gének a promóterek közelében helyezkednek el, és kulcsként működnek az mRNS transzkripció elindításához vagy leállításához.

A szabályozó gének szabályozzák az operonok aktivitását az mRNS szintézisének vagy az mRNS feldolgozásának szabályozásával, amelyet fehérjévé való transzláció követ. Különböző üzemmódokban működhetnek, például aktiválhatják vagy gátolhatják a génexpressziót. A szabályozó géneknek többféle típusa létezik. Például a bakteriális genomban vannak olyan szabályozó mechanizmusok, mint a represszor, az operátor, az enhanszer és a hely rezolverek. A represszorok olyan specifikus molekulák, amelyek a DNS egy szakaszához (operátorhoz) kötődnek, amely az operoncsoport génjei közelében található. Az operátor „zárként” működik, amely bezárja vagy megnyitja a transzkripciós útvonalat a represszor jelenlétére vagy hiányára válaszul.

A helymeghatározók olyan gének, amelyek bizonyos molekulák jelenlététől vagy hiányától függően megváltoztathatják expressziójukat. Például a hősokk-gén bekapcsolhat, ha a testhőmérséklet egy bizonyos szintre emelkedik, és kikapcsolhat más géneket is, ha alacsony hőmérsékletnek vannak kitéve. A génindukció folyamatát maga a kezelő szabályozza. Alkalmazkodik bizonyos környezeti feltételekhez, és irányítja a génszabályozás folyamatait az operonhálózat szintjén. A génindukció az expresszió kezdeti szakaszára utal. Ebben a szakaszban általában egy adott operon aktiválódik.

A géngátlás a sejtek génexpressziójának szabályozásában is fontos szerepet játszik. Okozhatja visszacsatolás, ahol a géntermékek befolyásolják saját kifejeződésüket. Az is lehetséges, hogy a gének kölcsönhatásba lépnek egymással, ami magában foglalhat ciklikus és kaszkád szabályozó mechanizmusokat. Ebben az esetben a génszabályozók blokkolhatják partnerük aktivitását, és események sorozatát indíthatják el. Ezeknek a kölcsönhatásoknak az eredménye bármely operon transzlációs aktivitásának megváltozása, amely a funkcionálisan rokon gének nagy csoportjainak expressziójában bekövetkező változásokkal jár együtt. Ez az enzimreakciók sebességének megváltozásához, a különböző fehérjék expressziójához, vagy a transzkripciós faktorok számának lassulásához vagy növekedéséhez vezethet.

Operon gének

A szabályozó gének által irányított folyamatok bonyolultabbnak tűnnek, mint egy adott gén egyszerű be- vagy kikapcsolása