Regulace genové exprese u eukaryot: Porovnání verzí

Aktuální verze z 24. 1. 2025, 12:45

Eukaryotní buňky mají daleko složitější strukturu než buňky prokaryot. Systém membrán odděluje jádro od cytoplasmy, látková přeměna probíhá ve funkčně specializovaných organelách (mitochondrie, ER). Toto rozdělení vyžaduje i jinou regulaci jednotlivých kroků proteosyntézy a tvorby buněčných struktur.

Regulace exprese genů u eukaryot je podstatně komplexnější a mnohotvárnější než u prokaryot. Transkripce a translace probíhají na jiných místech buňky a v časové posloupnosti. Syntéza polypeptidů je diferencována v závislosti na tom, zda budou užívány uvnitř buňky nebo exportovány.

V mnohobuněčném organismu je exprese genů regulována zprostředkovaně systémem signálních molekul, jež zajišťují předávání informací mezi buňkami (a tím i informace o stavu vnějšího a vnitřního prostředí). Pro přenos těchto signálů jsou buňky vybaveny specifickými membránovými a cytoplazmatickými receptory.

Exprese lidských genů je komplexně regulována dle potřeb buňky, které závisejí mimo jiné na typu a vývojovém stádiu buňky.

Po splynutí vajíčka a spermie vzniká totipotentní zygota – tyto buňky jsou schopny se dělit a produkovat jakékoli diferencované buňky organismu. Po několika děleních se začnou specializovat. DNA v každé lidské buňce obsahuje všechny geny genomu, ale ve většině buněk je aktivní jen část v závislosti na vývojovém stádiu a tkáni a postupující diferenciaci, buňky exprimují cca 15% svých genů.

Některé geny se exprimují ve všech buňkách organismu (housekeeping geny) – jejich produkty (histony, ribosomální proteiny) jsou životně důležité pro buňky

k regulaci exprese genů dochází na několika úrovních:

na úrovni chromosomu
- změna struktury
- efekt pozice = přenos genů z euchromatinu na heterochromatin = změna funkce
- amplifikace = zmnožení počtu transkribovaných genů
- translokace = přemístění struktur genu do regulační sféry silného promotoru
- inzerce promotorů = zvýší expresi genů
- dále i přestavby na úrovni DNA (delece, inzerce); ovlivnění sestřihu
regulace transkripce
- RNA-polymerasa – I
  - v jadérku – transkribuje prekurzor rRNA (15 proteinů)
- RNA-polymerasa – II
  - transkribuje všechny pre-mRNA (14 proteinů)
- RNA-polymerasa – III
  - transkribuje všechny pre-tRNA (17 proteinů)
- regulace transkripce cis-elementy
- enhancery (zesilovače) / silencery (zeslabovače)
  - enhancer se vytvořením kličky DNA přiblíží k promotoru, na který se naváží specifické proteiny – aktivátory
  - tato vazba brání napojení RNA-polymerasy na promotor
  - teprve po změně konformace komplexu působením signálních molekul nebo navázáním koaktivátorů je promotor uvolněn pro polymerasu a dojde k zahájení transkripce
- Transkripční faktory
  - Zinc-fingers = proteiny, jejichž řetězce vytvářejí krátké smyčky, kde je atom Zn²⁺ vázán na 2 cysteiny a 2 histaminy; regulace transkripce 5S rRNA
  - Leucinové zipy = spojují 2 α-helixy vazbami mezi molekulami leucinu
  - HLH (helix – loop – helix)
  - HTH (helix – turn – helix)
- Homeodomény
- regulace transkripce mediátory = signální molekuly
  - koordinační činnost:
    - parakrinní
    - autokrinní
    - endokrinní (hormony)
regulační genová kaskáda
- primárně regulované geny mohou přes svůj vlastní produkt následně regulovat i expresi dalších genů
- celá regulační kaskáda může mít celou řadu mezistupňů
- na konci regulační kaskády mohou vzniknout i takové faktory (produkty), které naopak utlumí aktivitu primárně regulovaných genů
regulace úpravou pre-mRNA
- po transkripci pre-mRNA a navázání 5´ čepičky v průběhu transkripce
- úprava pre-mRNA:
  1. odštěpením 3´ konce a připojení poly(A)
  2. sestřih intronů a spojení exonů
- Další možnosti ovlivnění
  - alternativní sestřih
  - editace mRNA (změna struktury pre-mRNA)
  - stabilita mRNA v cytoplazmě
regulace na úrovni translace
- př. translace mRNA pro tvorbu ferritinu
targeting
- genetická determinace nasměrování proteinů

Odkazy[upravit | editovat zdroj]

Související články[upravit | editovat zdroj]

Zdroj[upravit | editovat zdroj]

ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 2009]. <https://www.stefajir.cz/>.

@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
-.	na úrovni chromosomu  změna struktury
+'''Eukaryotní buňky''' mají daleko složitější strukturu než buňky prokaryot. Systém membrán odděluje jádro od cytoplasmy, látková přeměna probíhá ve funkčně '''specializovaných organelách''' (mitochondrie, ER). Toto rozdělení vyžaduje i '''jinou regulaci''' jednotlivých kroků proteosyntézy a tvorby buněčných struktur.
-	efekt pozice  přenos genů z euchromatinu na heterochromatin  změna funkce
-	amplifikace = zmnožení počtu transkribovaných chromosomů
+'''Regulace exprese genů''' u eukaryot je podstatně komplexnější a mnohotvárnější než u prokaryot. Transkripce a translace probíhají na '''jiných místech buňky''' a v časové posloupnosti. '''Syntéza polypeptidů''' je diferencována v závislosti na tom, zda budou užívány uvnitř buňky nebo exportovány.
-	translokace  přemístění struktur genu do regulační sféry silného promotoru
-	inzerce promotorů  zvýší expresi onkogenů
+V mnohobuněčném organismu je exprese genů regulována zprostředkovaně '''systémem signálních molekul''', jež zajišťují předávání informací mezi buňkami (a tím i informace o stavu vnějšího a vnitřního prostředí). Pro '''přenos''' těchto signálů jsou buňky vybaveny specifickými membránovými a cytoplazmatickými '''receptory.'''
-	přestavby na úrovni DNA  (delece, inrezce)  sestřih
-.	regulace transkripce
+Exprese lidských genů je komplexně regulována '''dle potřeb buňky''', které závisejí mimo jiné na '''typu a vývojovém stádiu''' buňky.
-	RNA-polymerasa – I   v jadérku – transkribuje prekurzor rRNA (15 proteinů)
-II   transkribuje všechny pre-mRNA (14 proteinů)
+Po splynutí vajíčka a spermie vzniká '''totipotentní zygota''' – tyto buňky jsou schopny se dělit a produkovat jakékoli '''diferencované buňky''' organismu. Po několika děleních se začnou '''specializovat.''' DNA v každé lidské buňce obsahuje '''všechny geny genomu''', ale ve většině buněk je aktivní jen část v závislosti na vývojovém stádiu a tkáni a postupující diferenciaci, buňky exprimují cca '''15% svých genů.'''
-III  transkribuje všechny pre-tRNA (17 proteinů)
-	regulace transkripce cis-elementy
+Některé geny se exprimují ve '''všech buňkách organismu''' (housekeeping geny) – jejich produkty (histony, ribosomální proteiny) jsou životně důležité pro buňky
-	enhancery (zesilovače) / silencery (zeslabovače)  enhancer se vytvořením kličky DNA přiblíží k promotoru, na který se naváží specifické proteiny – aktivátory  tato vazba brání napojení RNA-polymerasy na promotor  teprve po změně konformace komplexu působením signálních molekul nebo navázáním koaktivátorů je promotor uvolněn pro polymerasu  zahájení transkripce
-	Tanskripční faktory
+'''k regulaci exprese genů''' dochází na několika úrovních:
-	Znc-fingers = proteiny, jejichž řetězce vytvářejí krátké smyčky, kde je atom Zn2+ vázán na 2 cysteiny a 2 histaminy  regulace transkripce 5S rRNA
-	Leucinové zipy  spojují 2 -helixy vazbami mezi molekulami leucinu
+#'''na úrovni [[chromosom]]u'''
-	HLH (helix – loop – helix)
+#*změna struktury
-	HTH (helix – turn – helix)
+#*'''efekt pozice''' = přenos [[gen]]ů z euchromatinu na heterochromatin = změna funkce
-	Homeodomény
+#*'''amplifikace''' = zmnožení počtu [[transkripce|transkribovaných]] genů
-	regulace transkripce mediátory  signální molekuly
+#*'''translokace''' = přemístění struktur genu do regulační sféry silného '''promotoru'''
-	koordinační činnost
+#*'''inzerce promotorů''' = zvýší expresi genů
--	parakrinní
+#*dále i přestavby na úrovni [[DNA (nukleová kyselina)|DNA]] (delece, inzerce); ovlivnění sestřihu
--	autokrinní
+#'''regulace transkripce'''
--	endokrinní (hormony)
+#*'''RNA-polymerasa – I'''
-.	regulační genová kaskáda:
+#**v jadérku – transkribuje prekurzor rRNA (15 proteinů)
-        Primárně regulované geny   
+#*'''RNA-polymerasa – II'''
- 			      
+#**transkribuje všechny pre-[[mRNA]] (14 proteinů)
-     	        Produkt I 			          
+#*'''RNA-polymerasa – III'''
-				
+#**transkribuje všechny pre-tRNA (17 proteinů)
-      	        Další gen řetězce aktivován			
+#*regulace transkripce cis-elementy
- 				
+#*'''enhancery''' (zesilovače) / '''silencery''' (zeslabovače)
-         	        Produkt II				
+#**enhancer se vytvořením kličky DNA přiblíží k promotoru, na který se naváží specifické proteiny – aktivátory
-				
+#**tato vazba brání napojení RNA-polymerasy na promotor
-          Exprese dalších genů regulačního řetězce	          
+#**teprve po změně konformace komplexu působením signálních molekul nebo navázáním koaktivátorů je promotor uvolněn pro polymerasu a dojde k zahájení transkripce
- 			      
+#*'''[[Transkripční faktory]]'''
-        Případné suprese primárně aktivovaných genů 
+#**'''Zinc-fingers''' = proteiny, jejichž řetězce vytvářejí krátké smyčky, kde je atom Zn<sup>2+</sup> vázán na 2 cysteiny a 2 histaminy; regulace transkripce 5S rRNA
-.	regulace úpravou pre-mRNA
+#**'''Leucinové zipy''' = spojují 2 α-helixy vazbami mezi molekulami leucinu
-	po transkripci pre-mRNA a navázání 5´ čepičky v průběhu transkripce  úprava pre-mRNA:
+#**'''HLH''' (helix – loop – helix)
-) odštěpením 3´konce a připojení poly(A)
+#**'''HTH''' (helix – turn – helix)
-) sestřih intronů a spojení exonů
+#*'''[[Transkripční faktory s homeodoménou|Homeodomény]]'''
-	alternativní sestřih
+#*regulace transkripce mediátory = signální molekuly
-	editace mRNA  změna struktury pre-mRNA
+#**koordinační činnost:
-	stabilita mRNA v cytoplazmě
+#***parakrinní
-.	regulace na úrovni translace
+#***autokrinní
-	př. translace mRNA pro tvorbu ferritinu
+#***endokrinní (hormony)
-.	targetting  genetická determinace nasměrování proteinů
+#'''regulační genová kaskáda'''
+#*primárně regulované geny mohou přes svůj vlastní produkt následně regulovat i expresi dalších genů
+#*celá regulační kaskáda může mít celou řadu mezistupňů
+#*na konci regulační kaskády mohou vzniknout i takové faktory (produkty), které naopak utlumí aktivitu primárně regulovaných genů
+<!-- prozatím schéma vynechávám; nahrazeno slovně a časem možno nahradit obrázkem -->
+#'''regulace úpravou pre-mRNA'''
+#*po transkripci pre-mRNA a navázání 5´ čepičky v průběhu transkripce
+#*úprava pre-mRNA:
+#*#odštěpením 3´ konce a připojení poly(A)
+#*#sestřih intronů a spojení exonů
+#*Další možnosti ovlivnění
+#**alternativní sestřih
+#**editace mRNA (změna struktury pre-mRNA)
+#**stabilita mRNA v cytoplazmě
+#'''regulace na úrovni translace'''
+#*př. translace mRNA pro tvorbu ferritinu
+#'''targeting'''
+#*genetická determinace nasměrování proteinů
+==Odkazy==
+===Související články===
+*[[Transkripční faktory]]
+*[[Transkripce]]
+*[[Translace]]
+*[[Regulace genové exprese u prokaryot]]
+===Zdroj===
+* {{Citace
+|typ = web
+|příjmení1 = Štefánek
+|jméno1 = Jiří
+|název = Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK
+|url = https://www.stefajir.cz/
+|citováno = 2009
+}}
 [[Kategorie:Genetika]]
+[[Kategorie:Molekulární biologie]]