Un guide d'expression du gène de compréhension

Pouvoir analyser des configurations d'expression du gène est essentiel pour le fonctionnement de compréhension de protéine, les voies biologiques et les réponses cellulaires aux stimulus externes et internes. Ce buts de l'article de fournir un bref aperçu des procédés qui soutiennent l'expression du gène et les techniques qui peuvent être employées pour mesurer l'expression des gènes spécifiques.

Il y a plusieurs questions clé étant à la base de ce sujet :

Ce tableau fournit une synthèse visuelle dMedias médicaux d'Alila | Shutterstock

Quelle est expression du gène ?

L'expression du gène règle la valeur et le type de protéines qui sont exprimées en cellule à n'importe quel moment donné. Ceci consécutivement est réglé par les mécanismes de régulation qui règlent la synthèse et la dégradation des protéines dans une voie. Le procédé du règlement de gène comprend 1) la transcription, la conversion de l'ADN en ARN, et 2) la traduction, la conversion de l'ARN en protéines. Hormis l'expression du gène, des taux de protéine peuvent également être dictés par la quantité d'ARN dans une cellule.

ADN à l'ARN : Transcription

On a au commencement observé la transcription d'ADN suivre la méthode de microscopie électronique en 1970. La définition de ces microscopes tôt était inférieure, et l'ADN est apparu en tant que « liaisons » avec les succursales étendues des acides nucléiques. L'ajout des DNases a dégradé les liaisons, alors que RNAases retirait les succursales.

Bien que les molécules d'ADN soient bicaténaires, seulement une boucle agit en tant que matrice pour le procédé de la transcription. Cette boucle désigné sous le nom de la « boucle de matrice ». La boucle de « nontemplate » est appelée le brin sens, car la séquence de cette boucle est identique que la séquence de la molécule d'ARN qui est produite. Dans de nombreux cas, la boucle de matrice pour un gène peut également être la boucle de non-codage pour d'autres gènes qui sont présents dans le chromosome.

Le procédé de la transcription commence par la pièce d'assemblage de la polymérase ARN au brin d'ADN de matrice qui mène au rétablissement des molécules d'ARN complémentaires. Les polymérases ARN sont de grandes molécules qui se composent presque de douzaine sous-unités avec d'autres facteurs une fois fixées au brin d'ADN.

Le nombre de polymérases diffère dans les prokaryotes et les eucaryotes : les bactéries (qui sont des prokaryotes) ont seulement une polymérase ARN, alors que les cellules eucaryotes ont ARN Pol I, II, et III. L'ARN Pol I code l'ARN ribosomique 47S, l'ARN Pol II code le messager RNAs, et ARN Pol qu'III code pour l'ARN ribosomique 5S et l'ARN de transfert.

Amorçage, allongement, et achêvement

D'abord, la polymérase ARN grippe à un présent de région en amont à la séquence programmée réelle. Cette région est appelée un promoteur. Pour gripper à l'ADN, l'ARN Pol grippe à la sous-unité de « sigma » formant un holoenzyme qui peut dérouler la double helice de l'ADN.

Le déroulement est nécessaire pour obtenir l'accès au gène, et le facteur sigma s'assure que l'ARN Pol grippe à la région correcte dans l'ADN. Pendant que la transcription effectue, l'helice déroule, l'ARN Pol affiche la matrice et ajoute les nucléotides sur le 3' extrémité.

Une moyenne de 42-54 nucléotides sont ajoutées par seconde où la température est 37 °C. Cette opération (connue sous le nom d'allongement) combine des événements multiples, certains dont évitez les erreurs pendant ce procédé.

L'achêvement peut être de deux types : dans l'achêvement Rho-indépendant, la présence des séquences de séquences répétées inverses fait plier les séquences d'ARN transcrites sur elles-mêmes formant des boucles en épingle à cheveux. Ceci fait détacher l'ARN pôle, menant à l'achêvement. Dans le cas de l'achêvement Rho-dépendant, le facteur de rho relâche l'ARNm récemment formé de l'ADN en le déroulant.

ARN à la protéine : Traduction

La transcription produit une molécule unique d'ARNm, qui peut être définie comme copie monocatenaire d'un gène. l'ARNm subit alors la traduction pour produire une protéine. Chaque trois bases dans la séquence d'ARNm constituent un acide aminé - ainsi, la traduction produit une chaîne de caractères des acides aminés.

Le procédé de la traduction se produit dans le ribosome. Ainsi, après le procédé de la transcription qui se produit au noyau, l'ARNm se déplace en dehors du noyau au ribosome. Dans les prokaryotes, en tant que lui n'y a aucune séparation ou le compartimentage du noyau, le procédé de la traduction commence même pendant que l'ADN est transcrit.

Le ribosome se compose de deux sous-unités : petit et grand. La sous-unité plus petite et l'ARN de transfert d'amorce (ARNt) se réunissent sur la boucle d'ARNm. La petite sous-unité a un site acide aminé (a), un site de polypeptide (p), et un site de sortie (e). L'aminoacyl-ARNt grippe à l'ARNm au site d'A. Au site de P, l'acide aminé est transféré à partir de l'ARNt au réseau de polypeptide.

En conclusion, le site d'E ou de sortie est la position de l'ARNt vide avant qu'il soit déchargé dans le cytoplasme. Les trois codons d'achêvement à la fin des séquences du protéine-codage ARNm sont SAU, UAG, et UGA. Ceux-ci signifient l'achêvement car il n'y a aucun ARNt pour identifier ces codons.

Traduction dVectorMine | Shutterstock

Épissure d'ARN : Protéines multiples d'une séquence d'ARN unique

Dans le cas des gènes eucaryotes, l'ARN qui est au commencement effectuée à partir de la matrice d'ADN subit le traitement avant que l'ARN messager mature soit produit. Ceci qui traite concerne l'ARN épissant où certaines séquences « sont épissées » ou « retirées ».

Ces séquences sont des introns qui noncoding en nature. Les séquences de finale qui sont laissées dans l'ARNm sont des séquences programmées ou des exons. Les introns sont fendus aux sites appelés d'épissure de sites qui sont présents à 5' et à 3' extrémité des introns.

La séquence d'ARN courante comprend le nucléotide GU au 5' extrémité et AG au 3' extrémité. Cette séquence est très importante car n'importe quelle modification peut empêcher le procédé de épice.

Le procédé de épissure est catalysé par de petites ribonucléoprotéines connues sous le nom de « snRNPs » (habituellement prononcés des « snurps ") et se produit dans les spliceosomes appelés de machines cellulaires. Le concept de l'épissure rend des gènes davantage « modulaires » où les combinaisons neuves des exons peuvent produire des protéines neuves sans changer ou perturber les vieux gènes.

Mesurant et mesurant l'expression du gène

L'identité et les niveaux des gènes exprimés peuvent être critiques à comprendre n'importe quel procédé biologique. Puisqu'à n'importe quel moment donné seulement une petite part de gènes sont exprimés, il est important d'évaluer le profil d'expression du gène.

Pour obtenir une évaluation quantitative des changements des niveaux de l'ARNm, la quantité suffisante de total ou d'ARN messager, les sondes qui sont spécifiques aux séquences exigées, les contrôles nécessaires, ainsi qu'une méthode de dépistage sensible sont nécessaires. Actuel, les deux méthodes principales pour trouver quantitativement des niveaux d'ARNm pour comprendre des méthodes électrophorétiques (telles que la tache du nord), la puce ADN d'ADN, et l'ACP quantitatif.

Tache du nord

La tache du nord est un outil couramment utilisé. Son avantage se situe dans le fait que la taille de transcription est obtenue utilisant l'électrophorèse en gel. Ceci fournit une méthode brute de vérification d'exactitude de sonde et recense également les variantes d'épissure actuelles dans l'échantillon d'ARN. Cependant, il est de main-d'oeuvre et un grand nombre d'opérations permet à des erreurs plus expérimentales de s'introduire.

Puces ADN d'ADN

Le point de départ d'une puce ADN d'ADN concerne produire un choix de séquences qui correspondent aux gènes qui doivent être sondés. Ces oligonucléotides sont synthétisés chimiquement et le multiple de telles sondes peut être conçu pour chaque gène. Maintenant il est possible d'estamper robotisé des sondes d'ADNc sur une lamelle de verre. Suivre cette méthode il est possible d'obtenir le profil entier de l'expression du gène dans une expérience unique.

ACP de temps réel

Une méthode puissante qui a apparu pour mesurer les niveaux d'ARNm est ACP cinétique ou de temps réel. Dans la méthode, des produits accumulés d'ACP sont surveillés à la fin de chaque cycle en utilisant la fluorescence. La fluorescence est au commencement imperceptible du mouvement propre ; cependant, après un certain nombre de cycles, la fluorescence commence de plus en plus exponentiellement avant d'atteindre un plateau. Cette augmentation de la fluorescence peut être employée pour déterminer quantitativement des niveaux d'ARNm.

Sources

Further Reading

Last Updated: Jun 20, 2019

Dr. Surat P

Written by

Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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