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12.3: Eukaryotische Genregulation - Biologie

12.3: Eukaryotische Genregulation - Biologie


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Wie bei Prokaryoten umfasst die Transkriptionsregulation in Eukaryoten beides cis-Elemente und trans-Faktoren, nur gibt es mehr von ihnen und sie interagieren auf komplexere Weise. Ein Diagramm eines typischen eukaryotischen Gens, einschließlich mehrerer Arten von cis-Elemente, ist in Abbildung (PageIndex{7}) dargestellt.

Proximale regulatorische Sequenzen

Wie bei Prokaryoten bindet die RNA-Polymerase an das Gen an seinem Promotor, um mit der Transkription zu beginnen. In Eukaryoten ist RNApol jedoch Teil eines großen Proteinkomplexes, der zusätzliche Proteine ​​enthält, die an ein oder mehrere spezifische . binden cis-Elemente in der Promoterregion, einschließlich GC-reiche Boxen, CAAT-Boxen, und TATA-Boxen. Hohe Transkriptionsniveaus erfordern sowohl die Anwesenheit dieses Proteinkomplexes am Promotor als auch deren Interaktion mit anderen trans-Faktoren unten beschrieben. Die ungefähre Position dieser Elemente relativ zum Transkriptionsstartseite (+1) ist in Abbildung (PageIndex{7}) gezeigt, aber es sollte betont werden, dass der Abstand zwischen jedem dieser Elemente und der Transkriptionsstartstelle variieren kann, aber typischerweise innerhalb von ~200 Basenpaaren vom Transkriptionsstart liegt . Dies kontrastiert den nächsten Satz von Elementen.

Distale Regulierungselemente

Noch mehr Variationen werden in der Position und Ausrichtung des zweiten Haupttyps von beobachtet cis-regulatorisches Element in Eukaryoten, die als bezeichnet werden Verstärkerelemente. Regulatory trans-Faktorproteine ​​genannt Transkriptionsfaktoren an Enhancer-Sequenzen binden, dann interagieren diese Proteine, während sie noch an DNA gebunden sind, mit RNApol und anderen Proteinen am Promotor, um die Transkriptionsrate zu erhöhen. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Transkriptionsfaktoren und jeder erkennt eine bestimmte DNA-Sequenz (Enhancer-Element), um unter bestimmten Umständen die Genexpression im benachbarten Gen zu fördern. Da DNA ein flexibles Molekül ist, können sich Enhancer in der Nähe (~100 bp) oder weit (~10K bp) und entweder stromaufwärts oder stromabwärts vom Promotor befinden (Abbildungen (PageIndex{7}) und ( PageIndex{8})).

Beispiel 1: Drosophila-Gelb-Gen

Die Gelb Gen von Drosophila liefert ein Beispiel für die modulare Natur von Enhancern. Dieses Gen kodiert ein Enzym im Stoffwechselweg, das ein dunkles Pigment im Exoskelett des Insekts produziert. Mutanten haben eher eine gelbe Kutikula als die dunklere pigmentierte Kutikula des Wildtyps. (Warum das Gen „gelb“ nennen: Denken Sie daran, dass Gene oft nach ihrem mutierten Phänotyp benannt werden.) Abbildung (PageIndex{9}) zeigt drei Enhancer-Elemente (linke Seite - Flügel, Körper, Mund), jedes bindet einen anderen gewebespezifischer Transkriptionsfaktor zur Enhancer-Transkription von Gelb+ in diesem Gewebe und bildet das Pigment. Die Flügelzellen haben also einen Transkriptionsfaktor, der an den Flügelverstärker bindet, um die Expression anzutreiben; ebenso in den Körper- und Mundzellen. So können bestimmte Kombinationen von cis-Elemente und trans-Faktoren steuern die differenzielle, gewebespezifische Expression von Genen. Diese Art der kombinatorischen Wirkung von Enhancern ist typisch für die Transkriptionsaktivierung der meisten eukaryontischen Gene: Bestimmte Transkriptionsfaktoren aktivieren die Transkription von Zielgenen unter bestimmten Bedingungen.

Während Enhancer-Sequenzen die Expression fördern, gibt es einen entgegengesetzt wirkenden Elementtyp, genannt Schalldämpfer. Diese Elemente funktionieren in ähnlicher Weise mit Transkriptionsfaktoren, die an DNA-Sequenzen binden, aber sie wirken, um die Transkription vom benachbarten Gen zum Schweigen zu bringen oder zu reduzieren.

Auch hier ist das Expressionsprofil eines Gens (Transkriptionsebene, gewebespezifisch, zeitlich spezifisch) eine Kombination verschiedener Enhancer- und Silencer-Elemente.

Beispiel 2: Gal4-UAS-System aus Hefe – ein genetisches Werkzeug

Genetische Forscher haben sich eine distale Enhancer-Sequenz aus Hefe zunutze gemacht, um die GAL4-UAS-System, eine leistungsfähige Technik zum Studium der Expression von Genen in anderen Eukaryoten. Es beruht auf zwei Teilen: einem „Treiber" und ein "Responder” (Abbildung (PageIndex{10})). Der Treiberteil ist ein Gen, das für ein Hefe-Transkriptionsaktivatorprotein namens Gal4 kodiert. Es ist getrennt vom Responder-Teil, der die Enhancer-Sequenz oder Upstream-Aktivierungssequenz (UAS, wie sie in Hefe genannt wird) enthält, an die das Gal4-Protein spezifisch bindet. Dieses UAS wird stromaufwärts (unter Verwendung von Gentechnik) von einem Promotor platziert, der ein Reportergen oder ein anderes interessierendes Gen, wie GFP (grün fluoreszierendes Protein), transkribiert.

Beide Teile müssen in derselben Zelle vorhanden sein, damit das System das Responder-Gen exprimieren kann. Wenn der Fahrer abwesend ist, wird das Responder-Produkt nicht ausgedrückt. Beide befinden sich jedoch in derselben Zelle (oder demselben Organismus), und das Expressionsmuster des Treiberteils induziert die Expression des Responderteils im gleichen Muster.

Dieses System funktioniert bei einer Vielzahl von Eukaryoten, einschließlich des Menschen. Es wurde besonders gut bei Drosophila ausgenutzt, wo Hunderte (1.000?) von unterschiedlich exprimierenden Treiberlinien verfügbar sind. Diese Linien ermöglichen die gewebespezifische Expression eines beliebigen Responder-Gens, um seine Wirkung auf die Entwicklung zu untersuchen.


12: Genregulation und der Zellzyklus

  • Beigetragen von Renee J. LeClair
  • Associate Professor (Department of Basic Science Education) an der Virginia Tech Carilion School of Medicine
  • Aus der Open Education Initiative der Virginia Tech Libraries
  1. Beschreiben Sie den Aufbau des Kerns und der Kernhülle.
  2. Beschreiben Sie die Rolle von Transkriptionsfaktoren bei der Kontrolle der Genexpression in Eukaryoten.
  3. Beschreiben Sie die gemeinsamen Merkmale der Transkriptionsfaktorstruktur, insbesondere DNA-Bindungsstellen.
  4. Beschreiben Sie die von Eukaryoten verwendeten Strategien zur Regulierung der Genexpression auf der Ebene der Transkription, der mRNA-Verarbeitung, der Translation und der Post-Translation.
  5. Skizzieren und definieren Sie die Stadien des Zellzyklus: M, G1, S, G2 und gelegentlich G0.
  6. Beschreiben Sie die Kontrolle des Zellzyklus und betonen Sie dabei die Beteiligung von Proteinkinasen und Cyclinen.
  7. Betonen Sie die Idee von Checkpoints im Zellzyklus und deren Bedeutung für das Überleben von Zellen.
  8. Beschreiben Sie, was über die Mechanismen der genetischen Rekombination während der Meiose bekannt ist.

Genexpressionsmuster sind komplex und dynamisch. Die Expression eines Gens kann auf vielen Ebenen geregelt und werden in einem gewebespezifischen (Basis für verschiedene Zelltypen) Muster beeinflusst, können entwicklungsgesteuert (zeitliche und räumliche Expressionsmuster) oder umweltbeeinflusst (Induktion als Reaktion auf äußere Reize) sein.


16.3 Eukaryotische epigenetische Genregulation

In diesem Abschnitt werden Sie der folgenden Frage nachgehen:

Anschluss für AP ® Kurse

Ein Grund dafür, dass die eukaryotische Genexpression komplexer ist als die prokaryotische Genexpression, liegt darin, dass die Prozesse der Transkription und Translation innerhalb der eukaryotischen Zelle physisch getrennt sind. Auch eukaryotische Zellen verpacken ihr Genom im Vergleich zu prokaryotischen Zellen auf eine ausgeklügeltere Weise. Folglich können eukaryotische Zellen die Genexpression auf mehreren Ebenen regulieren, beginnend mit der Kontrolle des Zugangs zur DNA. Da genomische DNA um Histonproteine ​​gefaltet ist, um Nukleosomenkomplexe zu bilden, regulieren Nukleosomen physikalisch den Zugang von Proteinen wie Transkriptionsfaktoren und Enzymen zur darunterliegenden DNA. Die Methylierung von DNA und Histonen führt dazu, dass die Nukleosomen eng zusammengepackt werden, wodurch die Bindung von Transkriptionsfaktoren an die DNA verhindert wird. Methylierte Nukleosomen enthalten DNA, die nicht exprimiert wird. Andererseits führt die Histonacetylierung zu einer lockeren Packung von Nukleosomen, wodurch Transkriptionsfaktoren an DNA binden können. Acetylierte Nukleosomen enthalten DNA, die exprimiert werden kann.

Die präsentierten Informationen und die hervorgehobenen Beispiele im Abschnitt unterstützen die Konzepte, die in Big Idea 3 des AP ® Biology Curriculum Framework skizziert sind. Die im Curriculum Framework aufgeführten Lernziele bieten eine transparente Grundlage für den AP ® Biologiekurs, eine forschungsbasierte Laborerfahrung, Lehraktivitäten und AP ® Prüfungsfragen. Ein Lernziel verbindet erforderliche Inhalte mit einer oder mehreren der sieben Wissenschaftspraktiken.

Große Idee 3 Lebende Systeme speichern, rufen, übertragen und reagieren auf Informationen, die für Lebensprozesse unerlässlich sind.
Beständiges Verständnis 3.B Die Expression genetischer Informationen umfasst zelluläre und molekulare Mechanismen.
Grundlegendes Wissen 3.B.1 Die Genregulation führt zu einer differentiellen Genexpression, die zu einer Zellspezialisierung führt.
Wissenschaftliche Praxis 7.1 Der Student kann Phänomene und Modelle über räumliche und zeitliche Skalen hinweg verbinden
Lernziel 3.19 Der Student ist in der Lage, den Zusammenhang zwischen der Regulation der Genexpression und beobachteten Unterschieden zwischen Individuen einer Population zu beschreiben

Epigenetische Kontrolle: Regulierung des Zugangs zu Genen innerhalb des Chromosoms

Wie bereits erwähnt, ist ein Grund, warum die eukaryotische Genexpression komplexer ist als die prokaryotische Genexpression, weil die Prozesse der Transkription und Translation physisch getrennt sind. Im Gegensatz zu prokaryontischen Zellen können eukaryontische Zellen die Genexpression auf vielen verschiedenen Ebenen regulieren. Die eukaryotische Genexpression beginnt mit der Kontrolle des Zugangs zur DNA. Diese als epigenetische Regulation bezeichnete Form der Regulation findet bereits statt, bevor die Transkription eingeleitet wird.

Lehrerunterstützung

Stellen Sie die Epigenetik vor und lassen Sie die Schüler an einer epigenetischen Aktivität arbeiten, die auf der Website der University of Utah zu finden ist.

Das menschliche Genom kodiert über 20.000 Gene, jedes der 23 menschlichen Chromosomenpaare kodiert Tausende von Genen. Die DNA im Zellkern wird präzise gewickelt, gefaltet und zu Chromosomen verdichtet, damit sie in den Zellkern passt. Es ist auch so organisiert, dass bei Bedarf von einem bestimmten Zelltyp auf bestimmte Segmente zugegriffen werden kann.

Die erste Organisations- oder Verpackungsebene ist das Wickeln von DNA-Strängen um Histonproteine. Histone verpacken und ordnen DNA in strukturelle Einheiten, die Nukleosomenkomplexe genannt werden, die den Zugang von Proteinen zu den DNA-Regionen kontrollieren können (Abbildung 16.6 .).ein). Unter dem Elektronenmikroskop sieht diese Wicklung von DNA um Histonproteine ​​zu Nukleosomen aus wie kleine Perlen an einer Schnur (Abbildung 16.6 .).B). Diese Perlen (Histonproteine) können sich entlang der Schnur (DNA) bewegen und die Struktur des Moleküls verändern.

Wenn DNA, die für ein bestimmtes Gen kodiert, in RNA transkribiert werden soll, können die Nukleosomen, die diese DNA-Region umgeben, die DNA hinuntergleiten, um diese spezifische chromosomale Region zu öffnen und es der Transkriptionsmaschinerie (RNA-Polymerase) zu ermöglichen, die Transkription zu initiieren (Abbildung 16.7). Nukleosomen können sich bewegen, um die Chromosomenstruktur zu öffnen, um ein DNA-Segment freizulegen, aber dies geschieht auf sehr kontrollierte Weise.

Visuelle Verbindung

  1. Die Methylierung der DNA und die Hypoacetylierung der Histone führt dazu, dass sich die Nukleosomen dicht aneinander lagern, wodurch in jeder Zelle zufällig eines der X-Chromosomen inaktiviert wird.
  2. Die Methylierung der DNA und die Hypoacetylierung der Histone führt dazu, dass sich die Nukleosomen dicht aneinander lagern, wodurch die obere Hälfte des väterlichen Chromosoms und die untere Hälfte des mütterlichen Chromosoms inaktiviert werden.
  3. Die Acetylierung der DNA und die Hypermethylierung der Histone führt dazu, dass sich die Nukleosomen auflösen, wodurch in jeder Zelle zufällig eines der X-Chromosomen inaktiviert wird.
  4. Die Acetylierung der DNA und die Hypermethylierung der Histone führt dazu, dass sich die Nukleosomen auflösen und nur das väterliche Chromosom inaktiviert.

Wie sich die Histonproteine ​​bewegen, hängt von Signalen ab, die sowohl auf den Histonproteinen als auch auf der DNA gefunden werden. Diese Signale sind Markierungen, die Histonproteinen und DNA hinzugefügt werden und den Histonen mitteilen, ob eine chromosomale Region offen oder geschlossen sein sollte (Abbildung 16.8 zeigt Modifikationen an Histonproteinen und DNA). Diese Tags sind nicht permanent, können aber nach Bedarf hinzugefügt oder entfernt werden. Sie sind chemische Modifikationen (Phosphat-, Methyl- oder Acetylgruppen), die an bestimmte Aminosäuren im Protein oder an die Nukleotide der DNA gebunden sind. Die Tags verändern nicht die DNA-Basensequenz, aber sie verändern, wie eng die DNA um die Histonproteine ​​gewunden ist. DNA ist ein negativ geladenes Molekül, daher ändern die Ladungsänderungen des Histons, wie fest das DNA-Molekül gewunden wird. Im unmodifizierten Zustand haben die Histonproteine ​​eine große positive Ladung, indem chemische Modifikationen wie Acetylgruppen hinzugefügt werden, die Ladung wird weniger positiv.

Auch das DNA-Molekül selbst kann modifiziert werden. Dies geschieht in ganz bestimmten Regionen, die als CpG-Inseln bezeichnet werden. Dies sind Abschnitte mit einer hohen Häufigkeit von Cytosin- und Guanindinukleotid-DNA-Paaren (CG), die in den Promotorregionen von Genen gefunden werden. Wenn diese Konfiguration existiert, kann das Cytosin-Mitglied des Paares methyliert werden (eine Methylgruppe wird hinzugefügt). Diese Modifikation ändert, wie die DNA mit Proteinen interagiert, einschließlich der Histonproteine, die den Zugang zu der Region kontrollieren. Hochmethylierte (hypermethylierte) DNA-Regionen mit deacetylierten Histonen sind eng gewunden und transkriptionell inaktiv.

Diese Art der Genregulation wird als epigenetische Regulation bezeichnet. Epigenetisch bedeutet „rund um die Genetik“. Die an den Histonproteinen und der DNA auftretenden Veränderungen verändern die Nukleotidsequenz nicht und sind nicht dauerhaft. Stattdessen sind diese Veränderungen vorübergehend (obwohl sie oft über mehrere Zellteilungsrunden hinweg bestehen bleiben) und verändern die chromosomale Struktur (offen oder geschlossen) nach Bedarf. Ein Gen kann abhängig von der Position und den Modifikationen der Histonproteine ​​und DNA an- oder ausgeschaltet werden. Wenn ein Gen transkribiert werden soll, werden die Histonproteine ​​und die DNA um die chromosomale Region herum modifiziert, die für dieses Gen kodiert. Dies öffnet die chromosomale Region, um der RNA-Polymerase und anderen Proteinen, die als Transkriptionsfaktoren bezeichnet werden, den Zugang zu ermöglichen, um an die Promotorregion zu binden, die sich direkt stromaufwärts des Gens befindet, und die Transkription einzuleiten. Soll ein Gen ausgeschaltet oder stummgeschaltet bleiben, weisen die Histonproteine ​​und die DNA unterschiedliche Modifikationen auf, die eine geschlossene chromosomale Konfiguration signalisieren. In dieser geschlossenen Konfiguration haben die RNA-Polymerase und die Transkriptionsfaktoren keinen Zugang zur DNA und die Transkription kann nicht stattfinden (Abbildung 16.7).

Wissenschaftliche Praxisanbindung für AP®-Kurse

Denk darüber nach

Bei Frauen wird während der Embryonalentwicklung aufgrund epigenetischer Veränderungen des Chromatins eines der beiden X-Chromosomen inaktiviert. Welche Auswirkungen haben diese Veränderungen Ihrer Meinung nach auf die Nukleosomenverpackung und damit auf die Genexpression?

Lehrerunterstützung

Die Frage ist eine Anwendung des Lernziels 3.19 und der Wissenschaftspraxis 7.1, da die Schüler beschreiben sollen, wie epigenetische Veränderungen des Chromatins während der Entwicklung zu einer unterschiedlichen Genexpression und folglich zu Unterschieden zwischen Zellen und Organismen führen können.

Antworten:

Link zum Lernen

Sehen Sie sich dieses Video an, das beschreibt, wie die epigenetische Regulation die Genexpression steuert.

  1. Epigenetik würde es ermöglichen, neue Körperteile zu synthetisieren, die die durch Krebs beschädigten ersetzen könnten.
  2. Epigenetik könnte den genetischen Code aller Zellen im Körper verändern, um zu verhindern, dass sie krebsartig werden.
  3. Es könnten neue Therapien entwickelt werden, die den genetischen Code schädlicher Krebsgene verändern.
  4. Es könnten neue Therapien entwickelt werden, bei denen die DNA der Krebszelle nicht verändert werden muss.

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    • Autoren: Julianne Zedalis, John Eggebrecht
    • Herausgeber/Website: OpenStax
    • Buchtitel: Biologie für AP®-Kurse
    • Erscheinungsdatum: 8. März 2018
    • Ort: Houston, Texas
    • Buch-URL: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • Abschnitts-URL: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/16-3-eukaryotic-epigenetic-gene-regulation

    © 12.01.2021 OpenStax. Von OpenStax produzierte Lehrbuchinhalte sind unter einer Creative Commons Attribution License 4.0-Lizenz lizenziert. Der OpenStax-Name, das OpenStax-Logo, die OpenStax-Buchcover, der OpenStax CNX-Name und das OpenStax CNX-Logo unterliegen nicht der Creative Commons-Lizenz und dürfen ohne vorherige und ausdrückliche schriftliche Zustimmung der Rice University nicht reproduziert werden.


    Genregulation bei Eukaryoten | Genetik

    Genregulation bezieht sich auf die Kontrolle der Rate oder Art und Weise, in der ein Gen exprimiert wird. Mit anderen Worten, Genregulation ist der Prozess, durch den die Zelle [durch Interaktionen zwischen DNA, RNA, Proteinen und anderen Substanzen] bestimmt, wann und wo Gene aktiviert werden und wie viel Genprodukt produziert wird.

    Somit wird die Genexpression durch einen Komplex aus zahlreichen regulatorischen Genen und regulatorischen Proteinen kontrolliert. Die Genregulation wurde sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten untersucht.

    Im Folgenden werden die wichtigsten Punkte der Genregulation bei Eukaryoten vorgestellt:

    (i) Modell entwickelt von:

    Bei Eukaryoten wurden viele Modelle der Genregulation vorgeschlagen. Das Modell von R.J. Britten und E. H. Davidson wurde 1969 zum beliebtesten und wird weithin akzeptiert. Dieses Modell wird auch als Genbatteriemodell bezeichnet.

    (ii) Verwendeter Organismus:

    Dieses Modell ist nur ein theoretisches Modell und es fehlen fundierte praktische Beweise. Selbst dann wird dieses Modell für die Genregulation in Eukaryoten weithin akzeptiert.

    (iii) Beteiligte Gene:

    Im Britten- und Davidson-Modell der eukaryotischen Genregulation gibt es vier Arten von Genen, nämlich:

    (iv) Produzentengen sind beteiligt.

    (iv) Beteiligte Enzyme:

    Im Britten- und Davidson-Modell der eukaryotischen Genregulation wurde ein Enzym, nämlich. Die mRNA-Polymerase ist an der Transkription beteiligt.

    Britten- und Davidson-Modell in Bezug auf die Genregulation:

    Das Britten- und Davidson-Modell ist auch als Genbatteriemodell bekannt.

    In diesem Modell vier Arten von Genen, nämlich:

    (4) Die Erzeugergene sind an der Genregulation beteiligt.

    Im Folgenden wird eine kurze Beschreibung dieser Gene in Bezug auf die Genregulation gegeben.

    1. Produzent Gen:

    Es ist vergleichbar mit einem Strukturgen in Prokaryonten. Es produziert Prä-mRNA, die nach der Verarbeitung zu mRNA wird. Seine Expression steht unter der Kontrolle vieler Rezeptorstellen. Jedes Produzentengen kann mehrere Rezeptorstellen aufweisen, von denen jede auf einen Aktivator anspricht.

    Obwohl ein einzelner Aktivator mehrere Gene erkennen kann, können verschiedene Aktivatoren dasselbe Gen zu verschiedenen Zeiten aktivieren. Dieses Gen befindet sich direkt in der Nähe des Rezeptorgens. Dieses Gen steuert die Transkription von mRNA aus DNA und auch die Synthese spezifischer Proteine. Das Produzentengen beginnt mit der Transkription, nachdem es ein Signal vom Rezeptorgen empfangen hat.

    2. Rezeptorstelle (Gen):

    Es ist vergleichbar mit dem Operator im bakteriellen Operon. Es wird angenommen, dass mindestens eine solche Rezeptorstelle benachbart zu jedem Produzentengen vorhanden ist. Es stellt eine Verbindung zwischen dem Integrator-Gen und dem Produzenten-Gen her. Die Aktivator-RNA bindet an das Rezeptorgen.

    Das Rezeptorgen aktiviert das Produzentengen, sobald es über die Aktivator-RNA ein Signal vom Integrator-Gen erhält. Eine spezifische Rezeptorstelle wird aktiviert, wenn eine spezifische Aktivator-RNA oder ein Aktivatorprotein, ein Produkt des Integratorgens, daran bindet.

    Es wird auch vorgeschlagen, dass Rezeptorstellen und Integratorgene mehrmals wiederholt werden können, um die Aktivität einer großen Anzahl von Genen in derselben Zelle zu kontrollieren. Die Wiederholung des Rezeptors sorgt dafür, dass derselbe Aktivator alle erkennt und auf diese Weise mehrere Enzyme eines Stoffwechselwegs gleichzeitig synthetisiert werden.

    3. Integrator-Gen:

    Das Integrator-Gen ist mit dem Regulator-Gen vergleichbar und ist für die Synthese eines Aktivator-RNA-Moleküls verantwortlich, aus dem möglicherweise keine Proteine ​​entstehen, bevor es die Rezeptorstelle aktiviert. Mindestens ein Integratorgen ist benachbart zu jeder Sensorstelle vorhanden. Es befindet sich ganz in der Nähe der Sensorgene. Die Hauptfunktion des Integratorgens besteht darin, die Transkription zu starten, nachdem ein Signal vom Sensorgen empfangen wurde.

    Die vom Integrator-Gen transkribierte RNA wird als Aktivator-RNA bezeichnet. Diese Aktivator-RNA ist ein Bindeglied zwischen Integrator- und Rezeptorgenen. Britten und Davidson schlugen vor, dass die Integratorgenprodukte Aktivator-RNAs sind, die direkt mit den Rezeptorgenen interagieren, um die Transkription der kontinuierlichen Produzentengene auszulösen.

    Die Transkription desselben Gens kann in verschiedenen Entwicklungsstadien erforderlich sein. Dies wird durch die Vielzahl von Rezeptorstellen und Integratorgenen erreicht.

    4. Sensorgen (Site):

    Dies sind signalempfangende Gene. Diese Gene sind sehr empfindlich für spezifische Signale aus der Zelle und ihrer Umgebung. Sensorgene werden durch verschiedene zelluläre Substanzen wie Enzyme, Hormone und Stoffwechselprodukte aktiviert. Immer wenn diese Gene Signale empfangen, geben sie die Botschaft an das benachbarte Gen (Integrator) zur Initiation der Transkription weiter.

    Eine Sensorstelle reguliert die Aktivität eines Integratorgens, das nur transkribiert werden kann, wenn die Sensorstelle aktiviert ist. Die Sensorstellen sind auch regulatorische Sequenzen, die von externen Stimuli erkannt werden, z.B. Hormone, Temperatur.

    Nach dem Britten-Davidson-Modell repräsentieren spezifische Sensorgene sequenzspezifische Bindungsstellen (ähnlich der CAP-cAMP-Bindungsstelle in der E. coli), die auf ein spezifisches Signal reagieren. Wenn Sensorgene die entsprechenden Signale erhalten, aktivieren sie die Transkription der benachbarten Integratorgene. Die Integratorgenprodukte werden dann auf sequenzspezifische Weise mit Rezeptorgenen wechselwirken.

    Eine Reihe von Strukturgenen, die von einer Sensorstelle kontrolliert werden, wird als Batterie bezeichnet. Wenn größere Veränderungen erforderlich sind, müssen manchmal mehrere Gensätze aktiviert werden. Wenn eine Sensorstelle mit mehreren Integratoren assoziiert ist, kann dies die Transkription aller Integratoren gleichzeitig bewirken, wodurch die Transkription mehrerer Produzentengene durch Rezeptorstellen verursacht wird.

    Die Wiederholung von Integratorgenen und Rezeptorstellen stimmt mit den Berichten überein, die besagen, dass ausreichend wiederholte DNA in den eukaryontischen Zellen vorkommt. Die attraktivsten Merkmale des Modells von Britten und Davidson sind, dass es einen plausiblen Grund für das beobachtete Muster der Vermischung von mäßig repetitiven DNA-Sequenzen und DNA-Einzelkopie-Sequenzen liefert.

    Direkte Beweise deuten darauf hin, dass die meisten Strukturgene tatsächlich DNA-Sequenzen in Einzelkopie sind. Die angrenzenden mäßig repetitiven DNA-Sequenzen würden die verschiedenen Arten von Regulatorgenen (Sensor-, Integrator- und Rezeptorgene) enthalten.

    Verdienste und Nachteile von Britten und Davidson Model:

    1. Dieses Modell ist für die Genregulation in Eukaryoten weithin akzeptiert.

    2. Die mRNA ist in Eukaryoten stabil, die in Prokaryoten instabil ist.

    1. Dies ist nur ein theoretisches Modell und es fehlen fundierte praktische Beweise.

    2. Der Mechanismus dieses Modells ist komplexer als das Operonmodell der Genregulation in Prokaryonten.

    3. Dieses Modell ist weniger verstanden als das Operonmodell der Genregulation in Prokaryonten.

    Mechanismus der Genregulation bei Eukaryoten:

    Nach dem Modell von Britten und Davidson empfängt zuerst das Sensorgen ein Signal von der Zelle. Dann wird das Integrator-Gen aktiv und das Aktivator-mRNA-Molekül transkribiert. Dieses Aktivator-RNA-Molekül wird mit dem Rezeptor-Gen verbunden.

    Dann aktiviert das Rezeptorgen das Produzentengen, das die Transkription von mRNA und die Proteinsynthese initiiert. In diesem Modell liegen Sensor- und Integratorgene zusammen, während Rezeptor- und Produzentengene eine weitere Gruppe bilden.


    12.3: Eukaryotische Genregulation - Biologie

    Das Genom höherer Eukaryoten ist sehr komplex. Das eukaryotische Genom enthält DNA im Vergleich zum prokaryotischen Genom um ein Vielfaches. Zum Beispiel -Drosophilahat 5.000-10.000 Gene. Das menschliche haploide Genom scheint mindestens 23.000-100.000 Gene zu haben. In Eukaryoten ist die meiste DNA nicht funktionsfähig oder inaktiv und wird als überschüssige DNA oder repetitive DNA bezeichnet. Der diploide Organismus hat zwei Chromosomensätze. Das Genom in Eukaryoten steuert verschiedene Funktionen wie Wachstum und Teilung von Zellen, Differenzierung und Spezialisierung von Geweben wie Muskeln, Leber oder Herz bei Tieren und Parenchym, Chlorenchym, Xylem oder Phloem bei Pflanzen. Da das eukaryontische Genom sehr groß ist, werden die Genexpression und ihre Regulation sehr komplex. Daher in Eukaryoten-

    1) Verschiedene in Eukaryoten vorhandene Strukturgene liegen nicht nebeneinander. Sie befinden sich im Allgemeinen in großen Abständen auf demselben oder auf verschiedenen Chromosomen.

    2) Jedes Strukturgen hat sein eigenes Promotorgen.

    3) Eukaryoten besitzen ein Sensorgen, das Informationen über alle Veränderungen in der intrazellulären Umgebung und das Vorhandensein oder Fehlen von Hormonen, Vitaminen und Chemikalien aufnimmt.

    4) Eukaryoten haben Integratorgene für das koordinierte Funktionieren von Strukturgenen.

    5) Eukaryoten haben spezifische Gene: Enhancer-Gene und Silencer-Gene, die die Expression bestimmter Gene aufrechterhalten bzw. verlangsamen.

    6) Das eukaryotische Strukturgen hat zwei Regionen Exons und Introns. Exons sind essentielle oder codierende Teile, während Introns nicht-essentielle Teile sind. Die nicht-kodierenden Teile oder Introns werden mittels Nuklease entfernt. Die exonischen Regionen sind miteinander verbunden. Dies wird auch als Spleißen bezeichnet.

    7) Die frisch gebildete mRNA erfährt am 5'-3'-Ende mehrere Veränderungen. Es erhält eine Kappe am 5'-Ende und einen Poly-A-Schwanz an 3'. Anschließend wird mRNA mit Hilfe von Ribosomen und tRNA zum Transport durch die Pore der Kernmembran transportiert.

    Genexpressionen in Eukaryoten

    Bedeutung der Genregulation:

    Die Bedeutung des Mechanismus der Genregulation ist wie folgt:

    a) Die Genregulation ermöglicht den Stoffwechsel bestimmter Chemikalien durch eine bestimmte Zelle.

    b) Genregulation hilft beim Wachstum und bei der Differenzierung, was zur Morphogenese führt.

    c) Es ermöglicht den Zellen, sich an Umgebungsänderungen anzupassen.

    d) Die Regulation der Genexpression ermöglicht die Expression nur der Gene, die von der Zelle unmittelbar benötigt werden.

    e) Genregulation hilft bei der Produktion spezifischer Chemikalien durch spezifische Zellen.

    Differenzierung und Entwicklung

    Differenzierung ist definiert als die vollständige Abfolge von Veränderungen, die an der fortschreitenden Diversifizierung von Zellen, Gewebe, Organen, Systemen usw. beteiligt sind, so dass eine Zelle spezialisiert wird, um spezifische Funktionen effizienter auszuführen.

    Der Entwicklungsprozess beinhaltet die Aufteilung der befruchteten Eier in viele Zellen. Während der frühen Spaltung sind die Blastomeren totipotent. Dies bedeutet, dass sich jede embryonale Zelle zu einem Embryo entwickeln und alle Arten von Geweben eines erwachsenen Organismus hervorbringen kann. Mit fortschreitender Zellteilung verlieren die Blastomeren allmählich ihre Totipotenz. Diese Zellen bilden kollektiv Gewebe, Organe, Systeme und Organsysteme, wie Blätter und Stängel in Pflanzen und Gehirnen, Leber usw. in Tieren. Der gesamte Prozess, durch den totipotente unspezialisierte embryonale Zellen sich spezialisieren und spezifische Gewebe hervorbringen, wird als Differenzierung bezeichnet.

    Arten der Differenzierung

    Da die Differenzierung ein zelluläres Ereignis ist, tritt sie innerhalb von Gruppen ähnlicher Zellen auf. Es kann von zwei Arten sein:

    1) Intrazelluläre Differenzierung-Es ist die Veränderung innerhalb der Zellen (zB die Reifung von Spermien).

    2) Interzelluläre Differenzierung- Es ist die Veränderung zwischen den Zellen. Es beinhaltet die fortschreitende Divergenz von zwei oder mehr Zellen.

    Es ist nicht bekannt, welche primären Ereignisse die Differenzierung entlang eines bestimmten Signalwegs auslösen. Grundsätzlich werden chemische Veränderungen durch die Wirkung eines Enzyms hervorgerufen. Jede Veränderung des Enzymmusters führt auf natürliche Weise zur Differenzierung. Daher beinhaltet der Prozess der Differenzierung Genaktivität. Verschiedene Gene agieren zu unterschiedlichen Zeiten, um den Bedarf der Organismen zu decken.

    Altern

    Altern kann als fortschreitende Verschlechterung der Struktur und Funktion von Zellen, Geweben, Organen und Organsystemen des Organismus mit zunehmendem Alter definiert werden. Das Gebiet der Entwicklungsbiologie, das sich mit der Erforschung des Alterns befasst, wird als Gerontologie bezeichnet.

    Die Auswirkungen des Alterns variieren stark in verschiedenen Gruppen. Bakterien, Viren und die meisten Protozoen altern nicht. Keiner der vielzelligen Organismen lebt jedoch ewig. Selbst unter günstigsten Bedingungen (ohne Unfall oder Krankheit) stirbt jeder Metazoon seines natürlichen Todes, obwohl die Lebenserwartung sehr unterschiedlich ist. Während einige nur für kurze Zeit leben, können andere mehrere Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte leben. Manche Seeanemonen leben etwa 78 Jahre, Schildkröten überleben bis zu 150 Jahre.

    Genetische Grundlage des Alterns

    Viele Theorien wurden vorgeschlagen, um das Phänomen des Alterns zu erklären. Nach der genetischen Theorie des Alterns besitzen alle Individuen in ihrem Genom Alterungsgene, die die Alterungsrate und die maximale Lebensdauer bestimmen. Es gibt viele Beweise, die diese Ansicht stützen -

    1) Einjährige Pflanzen altern trotz geeignetster Umgebungsbedingungen

    2) Unterschiedliche Lebenserwartungen auch bei verschiedenen Säugetierarten

    3) Die Langlebigkeit variiert sogar in verschiedenen Familienlinien einer einzigen Art.

    Krebs

    Krebs ist ein Problem, das mit Differenzierung und Entwicklung verbunden ist. Wachstum und Differenzierung werden durch verschiedene Wachstumskontrollmechanismen reguliert. Bei Krebs (bösartige Erkrankung) weicht die Zelle jedoch von der üblichen Wachstumssteuerung ab. Mit anderen Worten, die Zelle verliert wachstumskontrollierende und regulierende Mechanismen. Diese Zelle verhält sich anders als die normale Zelle. Als Ergebnis beginnt die Zelle, normales Gewebe zu induzieren und zu schädigen, was zu Krebs führt. Die Zellen werden bösartige oder Krebszellen genannt. Diese Zellen teilen sich ungebremst weiter, wodurch eine ewige Zahl von Krebszellen entsteht und somit ein Tumor entsteht. Daher kann Krebs als unorganisiertes Wachstum von Zellen definiert werden, bei denen die Kontroll- und Regulierungsmechanismen verschwunden oder wirkungslos waren.

    A) Krebs kann durch Veränderungen der Chromosomen oder Genmutationen in den Kernen somatischer Zellen verursacht werden.

    B) Einige Veränderungen im Zytoplasma, die zum Verlust der Kontrolle über die Kern- und Zytoplasmateilung führen, können Krebs verursachen. Dies besagt, dass die genetische Veränderung möglicherweise kein wesentlicher Faktor für Krebs ist.

    Keshari, Arvind K. und Kamal K. Adhikari. Ein Lehrbuch der höheren Sekundarstufe Biologie (Klasse XII). 1. Kathmandu: Vidyarthi Pustak Bhandar, 2015.

    Mehta, Krishna Ram.Prinzip der Biologie.2. Auflage.Kathmandu: Asmita, 2068,2069.

    Jorden, S. L.Prinzip der Biologie.2. Auflage. Kathmandu: Asmita-Buchveröffentlichung, 2068.2069.

    Affordances Food-Truck SpaceTeam Unicorn Disrupt Integration Viral Pair Programming Big Data Pitch-Deck intuitiver intuitiver Prototyp langer Schatten. Responsive Hacker intuitiv gesteuert

    Jacob Sims

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    Kelly Dewitt

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    Lukas Smith

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    Dinge, an die man sich erinnern sollte
    • Drosophila hat 5.000-10.000 Gene. Das menschliche haploide Genom scheint mindestens 23.000-100.000 Gene zu haben.
    • In Eukaryoten ist die meiste DNA nicht funktionsfähig oder inaktiv und wird als überschüssige DNA oder repetitive DNA bezeichnet. Der diploide Organismus hat zwei Chromosomensätze.
    • Verschiedene Bedeutungen der Genregulation
    • Differenzierung ist definiert als die vollständige Abfolge von Veränderungen, die an der fortschreitenden Diversifizierung von Zellen, Gewebe, Organen, Systemen usw. beteiligt sind, so dass eine Zelle spezialisiert wird, um spezifische Funktionen effizienter auszuführen.
    • Da die Differenzierung ein zelluläres Ereignis ist, tritt sie innerhalb von Gruppen ähnlicher Zellen auf.
    • Altern kann als fortschreitende Verschlechterung der Struktur und Funktion von Zellen, Geweben, Organen und Organsystemen des Organismus mit zunehmendem Alter definiert werden. Das Gebiet der Entwicklungsbiologie, das sich mit der Erforschung des Alterns befasst, wird als Gerontologie bezeichnet.
    • Krebs ist ein Problem, das mit Differenzierung und Entwicklung verbunden ist. Wachstum und Differenzierung werden durch verschiedene Wachstumskontrollmechanismen reguliert.
    • Es umfasst alle Beziehungen, die zwischen den Menschen entstanden sind.
    • In einer Gesellschaft kann es mehr als eine Gemeinschaft geben. Gemeinschaft kleiner als die Gesellschaft.
    • Es ist ein Netzwerk sozialer Beziehungen, das weder sehen noch berühren kann.
    • gemeinsame Interessen und gemeinsame Ziele sind für die Gesellschaft nicht notwendig.

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    Eukaryotische Transkriptionsgenregulation

    Wie bei prokaryontischen Zellen erfordert die Transkription von Genen in Eukaryonten die Aktionen einer RNA-Polymerase, um an eine Sequenz stromaufwärts eines Gens zu binden, um die Transkription zu initiieren. Im Gegensatz zu prokaryontischen Zellen benötigt die eukaryontische RNA-Polymerase jedoch andere Proteine ​​oder Transkriptionsfaktoren, um die Transkriptionsinitiation zu erleichtern. Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die an die Promoter Sequenz und andere regulatorische Sequenzen, um die Transkription des Zielgens zu kontrollieren. RNA-Polymerase allein kann die Transkription in eukaryontischen Zellen nicht initiieren. Transkriptionsfaktoren müssen zuerst an die Promotorregion binden und RNA-Polymerase an die Stelle rekrutieren, an der die Transkription etabliert werden soll.

    Sehen Sie sich den Transkriptionsprozess an – die Herstellung von RNA aus einer DNA-Vorlage:

    Der Promoter und die Transkriptionsmaschinerie

    Abbildung 3. Ein Enhancer ist eine DNA-Sequenz, die die Transkription fördert. Jeder Enhancer besteht aus kurzen DNA-Sequenzen, die als distale Kontrollelemente bezeichnet werden. An die distalen Kontrollelemente gebundene Aktivatoren interagieren mit Mediatorproteinen und Transkriptionsfaktoren. Zwei unterschiedliche Gene können denselben Promotor, aber unterschiedliche distale Kontrollelemente aufweisen, was eine unterschiedliche Genexpression ermöglicht.

    Gene sind organisiert, um die Kontrolle der Genexpression zu erleichtern. Die Förderregion ist unmittelbar stromaufwärts der kodierenden Sequenz. Der Zweck des Promotors besteht darin, Transkriptionsfaktoren zu binden, die die Initiation der Transkription steuern.

    Enhancer und Transkription

    In einigen eukaryotischen Genen gibt es Regionen, die helfen, die Transkription zu erhöhen oder zu verbessern. Diese Regionen, genannt Verstärker, sind nicht unbedingt in der Nähe der Gene, die sie verstärken. Sie können stromaufwärts eines Gens, innerhalb der kodierenden Region des Gens, stromabwärts eines Gens oder Tausende von Nukleotiden entfernt liegen. Enhancer-Regionen sind Bindungssequenzen oder Stellen für Transkriptionsfaktoren. Wenn ein DNA-beugendes Protein bindet, ändert sich die Form der DNA (Abbildung 3). Diese Formänderung ermöglicht das Zusammenspiel der Aktivatoren an die Enhancer gebunden, wobei die Transkriptionsfaktoren an die Promotorregion und die RNA-Polymerase gebunden sind.

    Gene ausschalten: Transkriptionelle Repressoren

    Wie prokaryontische Zellen verfügen auch eukaryontische Zellen über Mechanismen, um die Transkription zu verhindern. Transkriptionell Unterdrücker können an Promotor- oder Enhancer-Regionen binden und die Transkription blockieren. Wie die Transkriptionsaktivatoren reagieren Repressoren auf externe Stimuli, um die Bindung von aktivierenden Transkriptionsfaktoren zu verhindern.

    Zusammenfassend: Eukaryotische Transkriptionsgenregulation

    Um die Transkription zu starten, müssen Transkriptionsfaktoren zuerst an den Promotor binden und RNA-Polymerase an diese Stelle rekrutieren. Zusätzlich zu den Promotorsequenzen helfen Enhancerregionen, die Transkription zu steigern. Enhancer können stromaufwärts, stromabwärts, innerhalb eines Gens selbst oder auf anderen Chromosomen sein. Transkriptionsfaktoren binden an Enhancer-Regionen, um die Transkription zu erhöhen oder zu verhindern.

    Fragen zum Üben

    Die Bindung von ________ ist erforderlich, damit die Transkription beginnen kann.

    Was wird aus der Bindung eines Transkriptionsfaktors an eine Enhancer-Region resultieren?

    1. verminderte Transkription eines benachbarten Gens
    2. erhöhte Transkription eines entfernten Gens
    3. Veränderung der Translation eines benachbarten Gens
    4. Initiierung der Rekrutierung von RNA-Polymerase

    Eine Mutation innerhalb der Promotorregion kann die Transkription eines Gens verändern. Beschreiben Sie, wie dies passieren kann.

    Was könnte passieren, wenn in einer Zelle zu viel eines aktivierenden Transkriptionsfaktors vorhanden ist?


    Regulation der Genexpression in verschiedenen Stadien

    Es gibt verschiedene Arten von Genen im Körper und jedes kann durch verschiedene Schritte reguliert werden. Phasen, in denen die Genregulation erfolgt, sind:

    Chromatin-Zugänglichkeit:Die Struktur der DNA und ihrer Proteine ​​(Chromatin), wenn sie entspannt oder geöffnet sind, sind die Chromatin-Gene für den Transkriptionsprozess leichter zugänglich.

    Transkription:Das Protein des Transkriptionsfaktors bindet an eine bestimmte DNA, dann unterdrückt oder fördert es die Genexpression. Die Transkription gilt als der wichtigste regulatorische Punkt.

    RNA-Verarbeitung:Die Regulierung des Verschließens, Schneidens und Hinzufügens zum RNA-Molekül erfolgt, um es in den Zellkern einzupassen. Alternatives Spleißen wird für die Herstellung verschiedener mRNAs durchgeführt.

    Übersetzung:Es sind einige regulatorische Gene vorhanden, die die Translation von mRNA verstärken oder verringern. Manchmal wird die Translation von mRNA blockiert, anstatt sie zu zerhacken.

    RNA-Stabilität:mRNA führt zur Produktion verschiedener Proteine ​​im Zytosol. Einige miRNAs sind regulatorische RNA, die die mRNA hacken, indem sie an ihre Zielstellen binden. Die Genregulation kann in verschiedenen Stadien durchgeführt werden, jedoch wird die am meisten bevorzugte und der Großteil der Genregulation während der Transkriptionsstufe durchgeführt. Die späteren Stadien verfeinern die Genexpression.


    Um die Transkription zu starten, müssen zunächst allgemeine Transkriptionsfaktoren wie TFIID, TFIIH und andere an die TATA-Box binden und RNA-Polymerase an diese Stelle rekrutieren. Die Bindung zusätzlicher regulatorischer Transkriptionsfaktoren an cis-wirkende Elemente erhöhen oder verhindern die Transkription. Zusätzlich zu den Promotorsequenzen helfen Enhancerregionen, die Transkription zu steigern. Enhancer können stromaufwärts, stromabwärts, innerhalb eines Gens selbst oder auf anderen Chromosomen sein. Transkriptionsfaktoren binden an Enhancer-Regionen, um die Transkription zu erhöhen oder zu verhindern.

    Die Bindung von ________ ist erforderlich, damit die Transkription beginnen kann.

    Was wird aus der Bindung eines Transkriptionsfaktors an eine Enhancer-Region resultieren?

    1. verminderte Transkription eines benachbarten Gens
    2. erhöhte Transkription eines entfernten Gens
    3. Veränderung der Translation eines benachbarten Gens
    4. Initiierung der Rekrutierung von RNA-Polymerase

    Modellierung der regulatorischen Schalter der Pitx1 Gen in Stichlingen

    Diese praktische Aktivität unterstützt die im Film behandelten Konzepte Sich entwickelnde Schalter, sich entwickelnde Körper über die Evolution der Stichlinge. Die Studierenden interpretieren molekulare Diagramme und bauen physikalische Modelle der eukaryotischen Genregulation.

    Die Studierenden überprüfen die eukaryotische Gentranskription am Beispiel eines Gens namens Pitx1, das an der Entwicklung von Beckenstacheln bei Stichlingen beteiligt ist. Sie erforschen, wie sich Veränderungen in Pitx1 Genexpression kann die Körperentwicklung beeinflussen und lernen, wie diese Veränderungen bei entsprechendem Selektionsdruck eine Rolle bei der Evolution einer Population spielen. Sie werden dann Modelle erstellen, die zeigen, wie Pitx1 Die Gentranskription wird in zwei morphologisch unterschiedlichen Populationen von Stichlingen reguliert.

    Der Link "Resource Google Folder" führt zu einem Google Drive-Ordner mit Ressourcendokumenten im Google Docs-Format. Möglicherweise sind nicht alle herunterladbaren Dokumente für die Ressource in diesem Format verfügbar. Der Google Drive-Ordner ist als "Nur anzeigen" festgelegt, um eine Kopie eines Dokuments in diesem Ordner in Ihrem Google Drive zu speichern, öffnen Sie dieses Dokument und wählen Sie dann Datei → "Kopie erstellen". These documents can be copied, modified, and distributed online following the Terms of Use listed in the “Details” section below, including crediting BioInteractive.


    Chemische Modifikationen, Proteinaktivität und Langlebigkeit

    Proteine ​​können durch Hinzufügen von Gruppen einschließlich Methyl-, Phosphat-, Acetyl- und Ubiquitingruppen chemisch modifiziert werden. Das Hinzufügen oder Entfernen dieser Gruppen von Proteinen reguliert deren Aktivität oder die Verweildauer in der Zelle. Sometimes these modifications can regulate where a protein is found in the cell—for example, in the nucleus, the cytoplasm, or attached to the plasma membrane.

    Chemische Veränderungen treten als Reaktion auf äußere Reize wie Stress, Nährstoffmangel, Hitze oder ultraviolettes Licht auf. Diese Veränderungen können die epigenetische Zugänglichkeit, Transkription, mRNA-Stabilität oder Translation verändern – all dies führt zu Veränderungen in der Expression verschiedener Gene. Dies ist ein effizienter Weg für die Zelle, die Konzentrationen spezifischer Proteine ​​als Reaktion auf die Umgebung schnell zu ändern. Da Proteine ​​an jeder Stufe der Genregulation beteiligt sind, kann die Phosphorylierung eines Proteins (je nach dem modifizierten Protein) die Zugänglichkeit zum Chromosom verändern, die Translation verändern (durch Veränderung der Bindung oder Funktion des Transkriptionsfaktors), kann das Zellkern-Shuttle verändern ( durch Beeinflussung von Modifikationen des Kernporenkomplexes), kann die RNA-Stabilität verändern (indem es an die RNA bindet oder nicht bindet, um deren Stabilität zu regulieren), kann die Translation modifizieren (erhöhen oder verringern) oder können posttranslationale Modifikationen ändern (Phosphate hinzufügen oder entfernen). oder andere chemische Modifikationen).

    Das Hinzufügen einer Ubiquitingruppe zu einem Protein markiert dieses Protein für den Abbau. Ubiquitin verhält sich wie ein Flag, das anzeigt, dass die Proteinlebensdauer abgeschlossen ist. These proteins are moved to the proteasome , an organelle that functions to remove proteins, to be degraded ([link]). Eine Möglichkeit, die Genexpression zu kontrollieren, besteht daher darin, die Langlebigkeit des Proteins zu ändern.



    RNA-Stabilität und microRNAs

    Zusätzlich zu RBPs, die an die RNA-Stabilität binden und diese kontrollieren (erhöhen oder verringern), können andere Elemente, die microRNAs genannt werden, an das RNA-Molekül binden. Diese microRNAs, or miRNAs, are short RNA molecules that are only 21 to 24 nucleotides in length. Die miRNAs werden im Zellkern als längere Prä-miRNAs hergestellt. These pre-miRNAs are chopped into mature miRNAs by a protein called Dicer . Wie Transkriptionsfaktoren und RBPs erkennen reife miRNAs eine spezifische Sequenz und binden an die RNA, jedoch assoziieren miRNAs auch mit einem Ribonukleoprotein-Komplex namens RNA-induzierter Silencing-Komplex (RISC). The RNA component of the RISC base-pairs with complementary sequences on an mRNA and either impede translation of the message or lead to the degradation of the mRNA.


    Schau das Video: Genregulation. Substratinduktion Biologie Oberstufe (Dezember 2022).