Una guida ad espressione genica di comprensione

Potere analizzare i reticoli di espressione genica è essenziale per la funzione di comprensione della proteina, le vie biologiche e le risposte cellulari agli stimoli esterni ed interni. Questo articolo mira a prevedere una breve generalità dei trattamenti che sostengono l'espressione genica e le tecniche che possono essere usate per quantificare l'espressione dei geni specifici.

Ci sono parecchie questioni chiavi che sono alla base di questo argomento:

Questo diagramma fornisce una generalità visiva di espressione genica, da DNA a RNA, a proteina.Media medici di Alila | Shutterstock

Che cosa è espressione genica?

L'espressione genica gestisce la quantità ed il tipo di proteine che sono espresse in una cella a tutto il punto temporale determinato dato. Ciò a sua volta è gestita dai meccanismi regolatori che gestiscono la sintesi e la degradazione delle proteine all'interno di una via. Il trattamento del regolamento del gene comprende 1) la trascrizione, la conversione di DNA a RNA e 2) la traduzione, la conversione di RNA alle proteine. Oltre ad espressione genica, i livelli della proteina possono anche essere dettati dalla quantità di RNA in una cella.

DNA a RNA: Trascrizione

La trascrizione del DNA inizialmente è stata osservata facendo uso del metodo di microscopia elettronica nel 1970. La risoluzione di questi microscopi in anticipo era bassa ed il DNA è comparso come “circuiti di collegamento„ con i rami estesi degli acidi nucleici. L'aggiunta delle dnasi ha degradato i circuiti di collegamento, mentre RNAases ha eliminato i rami.

Sebbene le molecole del DNA siano a doppia elica, solo un filo funge da modello per il trattamento di trascrizione. Questo filo si riferisce a come “il filo del modello„. Il filo “del nontemplate„ è chiamato il filo di codifica, poichè la sequenza di questo filo è la stessa della sequenza della molecola del RNA che è generata. In molti casi, il filo del modello per un gene può anche essere il filo di non codifica per altri geni che sono presenti nel cromosoma.

Il trattamento di trascrizione comincia tramite il collegamento del RNA polimerasi al filo del DNA del modello che piombo alla generazione di molecole complementari del RNA. I RNA polimerasi sono grandi molecole che consistono quasi di dozzina sottounità con altri fattori una volta fissate al filo del DNA.

Il numero delle polimerasi differisce in prokaryotes ed in eucarioti: i batteri (che sono prokaryotes) hanno soltanto un RNA polimerasi, mentre le celle eucariotiche hanno politici del RNA politico che di I, di II ed III. il politico del RNA I codifica il RNA ribosomiale 47S, il politico del RNA II codifica il messaggero RNAs e del RNA III codifica per il RNA ribosomiale 5S ed il RNA di trasferimento.

Inizio, allungamento e chiusura

In primo luogo, il RNA polimerasi lega ad un presente di regione a monte alla sequenza codificante reale. Questa regione è chiamata un promotore. Per legare al DNA, il politico del RNA lega all'sottounità “di sigma„ che forma un holoenzyme che può svolgere la doppia elica del DNA.

Lo svolgimento è necessario da ottenere l'accesso al gene ed il fattore di sigma assicura che il politico del RNA leghi alla regione corretta nel DNA. Mentre la trascrizione continua, l'elica si svolge, il politico del RNA legge il modello ed aggiunge i nucleotidi sul 3' estremità.

Una media di 42-54 nucleotidi si aggiunge al secondo in cui la temperatura è 37 °C. Questo punto (conosciuto come allungamento) coordina gli eventi multipli, alcuni di cui impediscono gli errori durante questo trattamento.

La chiusura può essere di due tipi: nella chiusura dell'Rho-indipendente, la presenza di sequenze di ripetizione invertita induce le sequenze trascritte del RNA ad profilatura su se stessi che formano i cicli di forcella. Ciò induce il politico del RNA a staccare, piombo alla chiusura. Nel caso della chiusura Rho-dipendente, il fattore del Rho rilascia il mRNA formato di recente dal DNA svolgendolo.

RNA a proteina: Traduzione

La trascrizione produce una singola molecola del mRNA, che può essere definita come copia unico incagliata di un gene. il mRNA poi subisce la traduzione per produrre una proteina. Ogni tre basi sulla sequenza del mRNA costituiscono un amminoacido - così, la traduzione produce una serie di amminoacidi.

Il trattamento della traduzione si presenta nel ribosoma. Così, dopo che il trattamento di trascrizione che si presenta nel nucleo, il mRNA viaggia fuori del nucleo al ribosoma. In prokaryotes, come non c'è la separazione o la compartimentalizzazione del nucleo, il trattamento della traduzione comincia proprio mentre il DNA sta trascrivendo.

Il ribosoma consiste di due sottounità: piccolo e grande. Il più piccolo sottounità ed il RNA di trasferimento dell'iniziatore (tRNA) montano sul filo del mRNA. Il piccolo sottounità ha un sito dell'amminoacido (A), un sito del polipeptide (p) e un sito dell'uscita (E). Il aminoacyl-tRNA lega al mRNA al sito di A. Al sito di P, l'amminoacido è trasferito dal tRNA alla catena del polipeptide.

Per concludere, il sito dell'uscita o di E è la posizione di tRNA vuoto prima che sia scaricato nel citoplasma. I tre codoni di chiusura alla conclusione delle sequenze del mRNA di proteina-codifica sono SAU, UAG e UGA. Questi significano la chiusura poichè non ci sono tRNAs per riconoscere questi codoni.

Traduzione del DNA e trascrizione - un diagramma.VectorMine | Shutterstock

Impionbatura del RNA: Proteine multiple da una sola sequenza del RNA

Nel caso dei geni eucariotici, il RNA che inizialmente è fatto dal modello del DNA subisce il trattamento prima che il RNA messaggero maturo sia creato. Questo trattamento comprende il RNA che impiomba dove determinate sequenze “sono impiombate„ o “sono eliminate„.

Queste sequenze sono introni che noncoding in natura. Le sequenze di finale che sono lasciate nel mRNA sono sequenze codificante o esoni. Gli introni sono fenduti ai siti chiamati siti della giuntura che sono presenti a 5' ed a 3' estremità degli introni.

La sequenza comune del RNA include il nucleotide GU al 5' estremità ed AG al 3' estremità. Questa sequenza è molto importante poichè tutto il cambiamento può inibire il trattamento d'aromatizzazione.

Il trattamento d'impionbatura è catalizzato dalle piccole ribonucleoproteine conosciute come “gli snRNPs„ (“snurps ") solitamente pronunciati e si presenta in commputer cellulari chiamati spliceosomes. Il concetto dell'impionbatura rende i geni di più “modulari„ dove le nuove combinazioni di esoni possono generare le nuove proteine senza cambiare o interrompere i vecchi geni.

Misurando e quantificando espressione genica

L'identità ed i livelli di geni espressi possono essere critici a capire tutto il trattamento biologico. Poiché a qualsiasi momento dato soltanto una piccola frazione di geni sono espressi, è importante valutare il profilo di espressione genica.

Per ottenere una valutazione quantitativa dei cambiamenti nei livelli di mRNA, la quantità sufficiente di totale o di RNA messaggero, le sonde che sono specifici alle sequenze richieste, i comandi necessari come pure un metodo di rilevazione sensibile sono necessarie. Corrente, i due metodi principali per individuare quantitativamente i livelli del mRNA per comprendere i metodi elettroforetici (quale la macchia nordica), microarray del DNA e PCR quantitativa.

Macchia nordica

La macchia nordica è uno strumento comunemente impiegato. Il suo vantaggio si trova nel fatto che la dimensione della trascrizione è ottenuta facendo uso dell'elettroforesi del gel. Ciò fornisce un metodo grezzo di verifica dell'accuratezza della sonda ed egualmente identifica le varianti della giuntura presenti nel campione del RNA. Tuttavia, è ad alto contenuto di manodopera e tantissimi punti permette agli errori più sperimentali di insinuarsi.

Microarrays del DNA

Il punto di partenza di un microarray del DNA comprende creare una schiera delle sequenze che corrispondono ai geni che devono essere sondati. Questi oligonucleotidi sono sintetizzati chimicamente ed il multiplo tali sonde può essere progettato per ogni gene. Ora è possibile robot stampare le sonde del cDNA su una lastra di vetro. Facendo uso di questo metodo è possibile ottenere l'intero profilo di espressione genica in un singolo esperimento.

PCR in tempo reale

Un metodo efficace che è emerso per misurare i livelli del mRNA è PCR cinetica o in tempo reale. Nel metodo, i prodotti accumulati di PCR sono riflessi all'estremità di ogni ciclo impiegando la fluorescenza. La fluorescenza è inizialmente indistinguibile dai precedenti; tuttavia, dopo un certo numero di cicli, la fluorescenza comincia sempre più esponenzialmente prima del raggiungimento del plateau. Questo aumento nella fluorescenza può essere usato per determinare quantitativamente i livelli di mRNA.

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Last Updated: Jun 20, 2019

Dr. Surat P

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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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