Um guia à expressão genética compreensiva

Poder analisar testes padrões da expressão genética é essencial para a função compreensiva da proteína, caminhos biológicos e respostas celulares aos estímulos externos e internos. Este artigo aponta fornecer uma breve vista geral dos processos que sustentam a expressão genética e as técnicas que podem ser usadas para determinar a expressão de genes específicos.

Há diversas perguntas chaves que são a base deste assunto:

Este diagrama fornece uma vista geral visual da expressão genética, do ADN ao RNA, à proteína.Media médicos de Alila | Shutterstock

Que é expressão genética?

A expressão genética controla a quantidade e o tipo de proteínas que são expressadas em uma pilha em algum ponto dado a tempo. Isto por sua vez é controlado pelos mecanismos reguladores que controlam a síntese e a degradação das proteínas dentro de um caminho. O processo de regulamento do gene inclui 1) transcrição, a conversão do ADN ao RNA, e 2) tradução, a conversão do RNA às proteínas. Com exceção da expressão genética, os níveis da proteína podem igualmente ser ditados pela quantidade de RNA em uma pilha.

ADN ao RNA: Transcrição

A transcrição do ADN foi observada inicialmente usar o método da microscopia de elétron em 1970. A definição destes microscópios adiantados era baixa, e o ADN apareceu como “troncos” com ramos prolongados de ácidos nucleicos. A adição de DNAses degradou os troncos, quando RNAases removeu os ramos.

Embora as moléculas do ADN dobro-sejam encalhadas, simplesmente uma costa actua como um molde para o processo de transcrição. Esta costa é referida como do “a costa molde”. A costa do “nontemplate” é chamada a costa de codificação, porque a seqüência desta costa é a mesma que a seqüência da molécula do RNA que é gerada. Em muitos casos, a costa do molde para um gene pode igualmente ser a costa da não-codificação para outros genes que estam presente no cromossoma.

O processo de transcrição começa pelo acessório da polimerase de RNA à costa do ADN do molde que conduz à geração de moléculas complementares do RNA. As polimerases de RNA são as grandes moléculas que consistem quase em dúzia subunidades junto com outros factores quando anexadas à costa do ADN.

O número de polimerases difere nos prokaryotes e nos eukaryotes: as bactérias (que são prokaryotes) têm somente uma polimerase de RNA, quando as pilhas eucarióticas tiverem o político do RNA mim, II, e III. político que do RNA eu codifico o RNA 47S ribosomal, o político do RNA II codifica o mensageiro RNAs, e o político do RNA III codifica para o RNA 5S ribosomal e o RNA de transferência.

Iniciação, alongamento, e terminação

Primeiramente, a polimerase de RNA liga a um presente da região rio acima à seqüência de codificação real. Esta região é chamada um promotor. Para ligar ao ADN, o político do RNA liga à subunidade do “sigma” que forma um holoenzyme que possa desenrolar a hélice dobro do ADN.

O desenrolamento é necessário para obter o acesso ao gene, e o factor de sigma assegura-se de que o político do RNA ligue à região correcta no ADN. Enquanto a transcrição continua, a hélice desenrola, o político do RNA lê o molde e adiciona os nucleotides no 3' extremidade.

Uma média de 42-54 nucleotides é por segundo adicionado quando a temperatura é 37 °C. Esta etapa (conhecida como o alongamento) coordena eventos múltiplos, alguns de que impeça erros durante este processo.

A terminação pode ser de dois tipos: na terminação Ró-independente, a presença de seqüências da repetição invertida faz com que as seqüências transcritas do RNA dobrem-se nse que formam laços de gancho de cabelo. Isto faz com que o político do RNA destaque, conduzindo à terminação. No caso da terminação Ró-dependente, o factor do ró libera o mRNA recentemente formado do ADN desenrolando o.

RNA à proteína: Tradução

A transcrição produz uma única molécula do mRNA, que possa ser definida como uma cópia único-encalhada de um gene. o mRNA submete-se então à tradução para produzir uma proteína. Cada três bases na seqüência do mRNA constituem um ácido aminado - assim, a tradução produz uma corda dos ácidos aminados.

O processo de tradução ocorre no ribosome. Assim, após o processo de transcrição que ocorre no núcleo, o mRNA viaja fora do núcleo ao ribosome. Nos prokaryotes, como não há nenhuma separação ou a divisão em compartimentos do núcleo, o processo de tradução começa mesmo enquanto o ADN está sendo transcrito.

O ribosome consiste em duas subunidades: pequeno e grande. A subunidade menor e o RNA de transferência do iniciador (tRNA) montam na costa do mRNA. A subunidade pequena tem um local do ácido aminado (a), um local do polipeptídeo (P), e um local da saída (e). O aminoacyl-tRNA liga ao mRNA no local de A. No local de P, o ácido aminado é transferido do tRNA à corrente do polipeptídeo.

Finalmente, o local de E ou de saída é a posição do tRNA vazio antes que esteja liberado no citoplasma. Os três codons da terminação no fim de seqüências do mRNA da proteína-codificação são UAA, UAG, e UGA. Estes significam a terminação porque não há nenhum tRNAs para reconhecer estes codons.

Tradução do ADN e transcrição - um diagrama.VectorMine | Shutterstock

Emenda do RNA: Proteínas múltiplas de uma única seqüência do RNA

No caso dos genes eucarióticas, o RNA que é feito inicialmente do molde do ADN submete-se ao processamento antes que um RNA de mensageiro maduro esteja criado. Isto que processa envolve o RNA que emenda onde determinadas seqüências “são emendadas” ou “removidas”.

Estas seqüências são os introns que noncoding na natureza. As seqüências do final que são deixadas no mRNA são seqüências de codificação ou exons. Os introns são fendidos nos locais chamados os locais da tala que estam presente em 5' e em 3' extremidade dos introns.

A seqüência comum do RNA inclui o nucleotide GU no 5' extremidade e AG no 3' extremidade. Esta seqüência é muito importante porque toda a mudança pode inibir o processo temperando.

O processo de emenda é catalisado pelos ribonucleoproteins pequenos conhecidos como os “snRNPs” (pronunciados geralmente “snurps ") e ocorre nas máquinas celulares chamadas spliceosomes. O conceito da emenda faz genes mais “modulares” onde as combinações novas de exons podem gerar proteínas novas sem mudar ou interromper os genes velhos.

Medindo e determinando a expressão genética

A identidade e os níveis de genes expressados podem ser críticos a compreender todo o processo biológico. Desde que em algum momento dado somente uma fracção pequena dos genes é expressada, é importante avaliar o perfil da expressão genética.

Para obter uma avaliação quantitativa das mudanças nos níveis de mRNA, a suficiente quantidade de total ou de RNA de mensageiro, as pontas de prova que são específicos às seqüências exigidas, os controles necessários, assim como um método de detecção sensível são necessário. Actualmente, os dois métodos principais para detectar quantitativa níveis do mRNA para incluir métodos electrophoretic (tais como a mancha do norte), microarray do ADN, e o PCR quantitativo.

Mancha do norte

A mancha do norte é uma ferramenta geralmente empregada. Sua vantagem encontra-se no facto de que o tamanho do transcrito está obtido usando a electroforese do gel. Isto fornece um método bruto da verificação da precisão da ponta de prova e igualmente identifica as variações da tala actuais na amostra do RNA. Contudo, é labor - intensivo e um grande número etapas permite uns erros mais experimentais de entrar silenciosamente.

Microarrays do ADN

O ponto de partida de um microarray do ADN envolve criar uma disposição de seqüências que correspondem aos genes que precisam de ser sondados. Estes oligonucleotides são sintetizados quimicamente e o múltiplo tais pontas de prova pode ser projectado para cada gene. Agora é possível imprimir robotically pontas de prova do cDNA em uma placa de vidro. Usando este método é possível obter o perfil inteiro da expressão genética em uma única experiência.

PCR do tempo real

Um método poderoso que emerja para medir os níveis do mRNA é PCR cinético ou do tempo real. No método, os produtos acumulados do PCR são monitorados na extremidade de cada ciclo empregando a fluorescência. A fluorescência é inicialmente indistinguível do fundo; contudo, após um determinado número de ciclos, a fluorescência começa cada vez mais exponencial antes de alcançar um platô. Este aumento na fluorescência pode ser usado para determinar quantitativa níveis de mRNA.

Fontes

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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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