Geeniekspressioon
Geeni ekspressioon on protsess, mille käigus geenis sisalduv pärilik teave, DNA aluspaaride järjestus, muudetakse funktsionaalseks geenitooteks, näiteks valguks või RNA-ks. Põhiidee seisneb selles, et DNA transkribeeritakse RNA-ks, mis seejärel transleeritakse valkudeks. Valgud moodustavad paljud raku või organismi struktuurid ja kõik ensüümid.
Geeni ekspressiooni protsessi mitmeid etappe võib moduleerida (häälestada). See hõlmab nii transkriptsiooni ja translatsioone kui ka valgu lõplikku volditud seisundit. Geeniregulatsioon lülitab geenid sisse ja välja ning kontrollib seega rakkude diferentseerumist ja morfogeneesi. Geeniregulatsioon võib olla ka evolutsiooniliste muutuste aluseks: geeniekspressiooni ajastuse, asukoha ja koguse kontroll võib avaldada sügavat mõju organismi arengule.
Geeni ekspressioon võib erinevates kudedes olla väga erinev. Seda nimetatakse pleiotroopilisuseks, mis on geneetikas laialt levinud nähtus.
Diagramm, mis näitab, millistes DNA-mRNA-valgu raja etappides saab ekspressiooni kontrollida.
Epigeneetika
Bioloogias on epigeneetika fenotüübi (välimuse) või geeniekspressiooni pärilike muutuste uurimine, mida põhjustavad muud mehhanismid kui muutused aluseks olevas DNA järjestuses.
Need muutused võivad jääda rakkude jagunemise kaudu kogu ülejäänud eluks ja võivad kesta ka mitu põlvkonda. Organismi aluseks olev DNA järjestus siiski ei muutu. Selle asemel põhjustavad mittegeneetilised tegurid, et organismi geenid käituksid (väljenduksid) erinevalt.
Parim näide epigeneetilistest muutustest eukarüootide bioloogias on rakkude diferentseerumise protsess. Morfogeneesi käigus muutuvad totipotentsed tüvirakud embrüo erinevateks rakuliinideks, mis omakorda muutuvad täielikult diferentseerunud rakkudeks. Teisisõnu, üks viljastatud munarakk - zügoot - jaguneb ja areneb. Tütarrakud muutuvad küpses embrüos paljudeks rakutüüpideks. Nende hulka kuuluvad neuronid, lihasrakud, epiteel, veresooned jne. See toimub nii, et mõned geenid aktiveeruvad, teised aga pärsivad.
Epigeneetilised muutused on pikaajalised ja elavad tavaliselt üle rakkude jagunemisprotsessi (mitoosi). Muutused toimuvad kromatiinis, mis on kromosoomi DNA ja seda ümbritsevate histoonvalkude kombinatsioon. Selle toimumise üksikasjad on veel välja töötatud, kuid on üsna kindel, et DNA ja histooni pakkimine on üks põhitegureid.
Geeni reguleerimine
Üles- ja allareguleerimine
Ülesreguleerimine suurendab ühe või mitme geeni ekspressiooni ja selle tulemusena nende geenide poolt kodeeritud valgu(te) ekspressiooni. Alaregulatsioon on protsess, mille tulemuseks on geenide ja valkude ekspressiooni vähenemine.
Indutseerimine vs. represseerimine
Geeni regulatsiooni võib kokku võtta järgmiselt:
- Indutseeritavad süsteemid: indutseeritav süsteem on välja lülitatud, kui puudub mingi molekul (nn indutseerija), mis võimaldab geeniekspressiooni.
- Represseeritavad süsteemid: repressiivne süsteem on sisse lülitatud, välja arvatud mõne molekuli (nn korepressor) juuresolekul, mis pärsib geeni aktiivsust. Molekuli kohta öeldakse, et see represseerib ekspressiooni.
Reguleerivad RNAd
On mitmeid RNAsid, mis reguleerivad geene, st reguleerivad geenide transkriptsiooni või translatsiooni kiirust. Kaks olulist näidet on järgmised
miRNA
Mikro-RNAd (miRNA) toimivad, ühendades ensüümi ja blokeerides mRNAd (messenger RNA) või kiirendades selle lagunemist. Seda nimetatakse RNA-interferentsiks.
siRNA
Väikesed interferentsed RNAd (mida mõnikord nimetatakse ka vaigistavateks RNAdeks) sekkuvad konkreetse geeni ekspressiooni. Need on üsna väikesed (20/25 nukleotiidi) kahesuunalised molekulid. Nende avastamine on põhjustanud hüppelise tõusu biomeditsiiniuuringutes ja ravimite väljatöötamises.
Eukarüootse valku kodeeriva geeni struktuur.
Seotud leheküljed
Küsimused ja vastused
K: Mis on geeniekspressioon?
V: Geeniekspressioon on protsess, mille käigus geenis sisalduv pärilik teave muudetakse funktsionaalseks tooteks, näiteks valguks või RNA-ks.
K: Kuidas saavutatakse geeniekspressioon?
V: Geeni ekspressioon saavutatakse protsessi kaudu, mille käigus DNA transkribeeritakse RNA-ks, mis seejärel transleeritakse valkudeks.
K: Mida teevad valgud rakus või organismis?
V: Valgud moodustavad paljud raku või organismi struktuurid ja kõik ensüümid.
K: Mis on geeniregulatsioon?
V: Geeniregulatsioon on protsess, mille käigus lülitatakse geenid välja ja sisse, mis kontrollib rakkude diferentseerumist ja morfogeneesi.
K: Kuidas saab geeniregulatsioon olla evolutsiooniliste muutuste aluseks?
V: Geenide regulatsioon võib olla evolutsiooniliste muutuste aluseks, kontrollides geeniekspressiooni ajastust, asukohta ja kogust, mõjutades seeläbi põhjalikult organismi arengut.
K: Mis on pleiotroopia?
V: Plejaotroopia on geneetikas esinev nähtus, mille puhul geeni ekspressioon võib erinevates kudedes palju erineda.
K: Millised geeniekspressiooni staadiumid on moduleeritavad?
V: Geeni ekspressiooni käigus saab moduleerida nii transkriptsiooni kui ka translatsiooni etappi, samuti valgu lõplikku volditud olekut.
