Régulation de l'Expression génique

Régulation de l'expression génique désigne le contrôle de la quantité et le moment de l'apparence du produit fonctionnel d'un gène. Contrôle de l'expression est essentiel pour permettre une cellule produire les produits des gènes dont il a besoin lorsqu'il a besoin d'eux ; Cela donne à son tour les cellules la souplesse nécessaire pour s'adapter à un environnement variable, signaux externes, de dommages à la cellule, etc.. Quelques simples sont des exemples d'où l'expression génique est importante :

  • Contrôle de l'expression de l'insuline il donne un signal pour la régulation du glucose sanguin
  • Inactivation du chromosome x chez les mammifères femelles pour éviter une « surdose » des gènes qu'il contient.
  • Les niveaux d'expression cycline contrôlent la progression dans le cycle des cellules eucaryote

Plus généralement, régulation des gènes donne le contrôle de la cellule sur la structure et la fonction et constitue le fondement de la différenciation cellulaire, morphogenèse et la polyvalence et l'adaptabilité de tout organisme.

Toute étape de l'expression génique peut être modulée, de l'étape de transcription d'ADN-ARN à des modifications post-traductionnelles d'une protéine. La stabilité du produit final gène, que ce soit des ARN ou protéines, contribue également au niveau de l'expression du gène - un résultats produit instable dans un niveau faible expression. En général, l'expression des gènes est réglementée par le biais de changements dans le nombre et le type d'interactions entre les molécules qui influencent collectivement la transcription de l'ADN et la traduction de l'ARN.

Régulation de la transcription

Régulation de la transcription peut être divisée en trois principales voies d'influence ; génétique (interaction directe d'un facteur de contrôle avec le gène), modulation (interaction d'un facteur de contrôle avec la machinerie de transcription) et (non-séquence changements épigénétiques dans la structure de l'ADN qui influencent la transcription).

Une interaction directe avec l'ADN est la plus simple et plus direct méthode une protéine peut modifier les niveaux de transcription et gènes ont souvent plusieurs sites de liaison de protéines autour de la région codante avec la fonction spécifique de régulation de la transcription. Il existe plusieurs classes d'ADN réglementaire contraignant des sites connus comme activateurs, isolants, répresseurs et silencieux. Les mécanismes de régulation de la transcription sont très variées, de bloquer les sites de fixation clés sur l'ADN ARN polymérase agissant comme un activateur et promouvoir la transcription en aidant de liaison de l'ARN polymérase.

L'activité des facteurs de transcription est plus modulée par des signaux intracellulaires causant protéine post-traductionnelles notamment phosphorylée, acétylé, ou glycosylée. Ces changements influent sur la capacité du facteur de transcription à lier, directement ou indirectement, au promoteur de l'ADN, à recruter des ARN polymérase ou à favoriser l'élongation d'un nouvellement est décrite RNA molécule.

La membrane nucléaire chez les eucaryotes permet en outre réglementation des facteurs de transcription par la durée de leur présence dans le noyau, qui est régulé par des changements réversibles dans leur structure et de la liaison d'autres protéines. Stimuli environnementaux ou signaux perturbateurs endocriniens peuvent entraîner la modification des protéines régulatrices, suscitant des cascades de signaux intracellulaires qui résultent dans la régulation de l'expression génique.

Plus récemment, il est devenu évident qu'il y a une énorme influence des effets spécifiques de séquence d'ADN non sur la traduction. Ces effets sont désignées comme épigénétique et impliquent la structure d'ordre plus élevée de l'ADN, protéines de liaison des ADN spécifiques non-séquence et modification chimique de l'ADN. En général les effets épigénétiques altèrent l'accessibilité de l'ADN aux protéines et donc modulent la transcription.

Méthylation de l'ADN est un mécanisme généralisé d'influence épigénétique de l'expression génique et on voit chez les bactéries et les eucaryotes et a des rôles dans la transcription héritable silencieux et de transcription regulaton. Chez les eucaryotes, la structure de la chromatine, contrôlée par le code de l'histone, réglemente l'accès à l'ADN avec des impacts importants sur l'expression des gènes dans les zones euchromatine et l'hétérochromatine.

Régulation post-transcriptionnelle

Chez les eucaryotes, où l'exportation de l'ARN est requise avant la traduction est possible, exportation nucléaire est pensée pour fournir un contrôle supplémentaire sur l'expression des gènes. Tous les transports dans le noyau de sont via le pore nucléaire et transport est contrôlée par un large éventail d'IMPORTINE et d'exportation des protéines.

Expression d'un gène codant pour une protéine n'est possible si l'ARN messager transportant le code survit assez longtemps pour être traduit. Dans une cellule typique une molécule d'ARN n'est stable si spécifiquement protégée de dégradation. Dégradation des RNA revêt une importance particulière dans la régulation de l'expression dans les cellules eucaryotes où l'ARNm a à parcourir des distances importantes avant d'être traduits. Chez les eucaryotes RNA est stabilisée par certaines modifications post-transcriptionnels, particulièrement la 5' PAC et poly-adenylated queue.

Dégradation intentionnelle de l'ARNm est utilisée non seulement comme un mécanisme de défense de RNA étranger (normalement de virus), mais aussi comme une voie d'ARNm '' déstabilisation ''. Si une molécule d'ARNm a une séquence complémentaire à un petit ARN interférent c'est ciblée pour destruction via la voie d'interférence RNA.

Règlement translationnelle

Une réglementation directe de la traduction est moins répandue que le contrôle de la stabilité de transcription ou de l'ARNm, mais est parfois utilisée. Inhbition de la traduction des protéines est un important objectif pour les toxines et les antibiotiques afin de tuer une cellule en substituant son contrôle d'expression de gène normal. Inhibiteurs de la synthèse protéique comprennent l'antibiotique néomycine et la ricine toxine.

Dégradation des protéines

Une fois terminée la synthèse des protéines, le niveau d'expression de cette protéine peut être réduit par la dégradation des protéines. Les voies de dégradation de protéine majeure dans tous les procaryotes et les eucaryotes dont le protéasome est un composant commun. Une protéine inutiles ou endommagée est souvent marquée pour la dégradation par addition de l'ubiquitine.

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Last Updated: Feb 1, 2011

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