Ekspresja genu

Ekspresja genu

Ekspresja genu to proces, w którym informacja genetyczna zawarta w genie jest odczytywana i przekształcana w produkty, takie jak białka czy RNA. Ostatecznym celem tego procesu jest uzyskanie biologicznego działania produktu genu. Ekspresja genów jest ściśle regulowana i różni się między organizmami prokariotycznymi a eukariotycznymi.

Różnice w ekspresji genów

• Bakterie: Geny są zorganizowane w operony, co pozwala na regulację i transkrypcję grup genów.
• Eukarioty: Regulacja i transkrypcja dotyczą pojedynczych genów.

Ekspresja genu zależy od rodzaju komórki, fazy rozwoju organizmu oraz stanu metabolicznego i fizjologicznego komórki.

Ekspresja genu kodującego białko

Proces prowadzący do funkcjonowania białka obejmuje następujące etapy:

• Inicjacja transkrypcji przez czynniki transkrypcyjne.
• Synteza pre-mRNA przez polimerazę RNA.
• Obróbka posttranskrypcyjna, prowadząca do dojrzałego mRNA.
• Transport mRNA do cytoplazmy.
• Rozpoznanie mRNA przez rybosom i translacja białka.
• Degradacja mRNA.
• Zwijanie białka, czyli nabywanie struktury trzeciorzędowej.
• Przemieszczenie białka do właściwej lokalizacji.
• Modyfikacje potranslacyjne, takie jak glikozylacja czy fosforylacja.

Na końcu następuje funkcjonowanie białka i jego degradacja.

Ekspresja genu kodującego RNA

Proces prowadzący do funkcjonowania RNA ma kilka etapów, które różnią się od tych związanych z białkami:

• Brak translacji.
• Nie wszystkie etapy dotyczą wszystkich rodzajów RNA.
• Występują etapy: inicjalizacja, transport, splicing, modyfikacje i samoporządkowanie cząsteczki.

Po tych etapach RNA funkcjonuje, a następnie ulega degradacji.

Regulacja ekspresji genu

Ekspresja genu jest złożonym procesem, który może być regulowany na różnych etapach. Kluczowe mechanizmy regulacji to:

• Sekwencje regulatorowe genu.
• Białka wiążące DNA.
• Metylacja DNA.
• Niecodujące RNA, które mogą prowadzić do inaktywacji chromosomu X.