Regulace genové exprese u eukaryot: Porovnání verzí
Z WikiSkript
m (oprava externích linků; kosmetické úpravy) |
mBez shrnutí editace značka: editace z Vizuálního editoru |
||
| Řádek 1: | Řádek 1: | ||
# '''na úrovni [[chromosom]]u''' | '''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. | ||
#* změna struktury | |||
#* '''efekt pozice''' = přenos [[gen]]ů z euchromatinu na heterochromatin = změna funkce | '''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. | ||
#* '''amplifikace''' = zmnožení počtu [[transkripce|transkribovaných]] genů | |||
#* '''translokace''' = přemístění struktur genu do regulační sféry silného '''promotoru''' | 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.''' | ||
#* '''inzerce promotorů''' = zvýší expresi genů | |||
#* dále i přestavby na úrovni [[DNA (nukleová kyselina)|DNA]] (delece, inzerce); ovlivnění sestřihu | Exprese lidských genů je komplexně regulována '''dle potřeb buňky''', které závisejí mimo jiné na '''typu a vývojovém stádiu''' buňky. | ||
# '''regulace transkripce''' | |||
#* '''RNA-polymerasa – I''' | 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.''' | ||
#** v jadérku – transkribuje prekurzor rRNA (15 proteinů) | |||
#* '''RNA-polymerasa – II''' | Některé geny se exprimují ve '''všech buňkách organismu''' (housekeeping geny) – jejich produkty (histony, ribosomální proteiny) jsou životně důležité pro buňky | ||
#** transkribuje všechny pre-[[mRNA]] (14 proteinů) | |||
#* '''RNA-polymerasa – III''' | '''k regulaci exprese genů''' dochází na několika úrovních: | ||
#** transkribuje všechny pre-tRNA (17 proteinů) | |||
#* regulace transkripce cis-elementy | #'''na úrovni [[chromosom]]u''' | ||
#* '''enhancery''' (zesilovače) / '''silencery''' (zeslabovače) | #*změna struktury | ||
#** enhancer se vytvořením kličky DNA přiblíží k promotoru, na který se naváží specifické proteiny – aktivátory | #*'''efekt pozice''' = přenos [[gen]]ů z euchromatinu na heterochromatin = změna funkce | ||
#** tato vazba brání napojení RNA-polymerasy na promotor | #*'''amplifikace''' = zmnožení počtu [[transkripce|transkribovaných]] genů | ||
#** teprve po změně konformace komplexu působením signálních molekul nebo navázáním koaktivátorů je promotor uvolněn pro polymerasu a dojde k zahájení transkripce | #*'''translokace''' = přemístění struktur genu do regulační sféry silného '''promotoru''' | ||
#* '''[[Transkripční faktory]]''' | #*'''inzerce promotorů''' = zvýší expresi 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 | #*dále i přestavby na úrovni [[DNA (nukleová kyselina)|DNA]] (delece, inzerce); ovlivnění sestřihu | ||
#** '''Leucinové zipy''' = spojují 2 α-helixy vazbami mezi molekulami leucinu | #'''regulace transkripce''' | ||
#** '''HLH''' (helix – loop – helix) | #*'''RNA-polymerasa – I''' | ||
#** '''HTH''' (helix – turn – helix) | #**v jadérku – transkribuje prekurzor rRNA (15 proteinů) | ||
#* '''Homeodomény''' | #*'''RNA-polymerasa – II''' | ||
#* regulace transkripce mediátory = signální molekuly | #**transkribuje všechny pre-[[mRNA]] (14 proteinů) | ||
#** koordinační činnost: | #*'''RNA-polymerasa – III''' | ||
#*** parakrinní | #**transkribuje všechny pre-tRNA (17 proteinů) | ||
#*** autokrinní | #*regulace transkripce cis-elementy | ||
#*** endokrinní (hormony) | #*'''enhancery''' (zesilovače) / '''silencery''' (zeslabovače) | ||
# '''regulační genová kaskáda''' | #**enhancer se vytvořením kličky DNA přiblíží k promotoru, na který se naváží specifické proteiny – aktivátory | ||
#* primárně regulované geny mohou přes svůj vlastní produkt následně regulovat i expresi dalších genů | #**tato vazba brání napojení RNA-polymerasy na promotor | ||
#* celá regulační kaskáda může mít celou řadu mezistupňů | #**teprve po změně konformace komplexu působením signálních molekul nebo navázáním koaktivátorů je promotor uvolněn pro polymerasu a dojde k zahájení transkripce | ||
#* na konci regulační kaskády mohou vzniknout i takové faktory (produkty), které naopak utlumí aktivitu primárně regulovaných genů | #*'''[[Transkripční faktory]]''' | ||
#**'''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 | |||
#**'''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 | |||
<!-- prozatím schéma vynechávám; nahrazeno slovně a časem možno nahradit obrázkem --> | <!-- prozatím schéma vynechávám; nahrazeno slovně a časem možno nahradit obrázkem --> | ||
# '''regulace úpravou pre-mRNA''' | #'''regulace úpravou pre-mRNA''' | ||
#* po transkripci pre-mRNA a navázání 5´ čepičky v průběhu transkripce | #*po transkripci pre-mRNA a navázání 5´ čepičky v průběhu transkripce | ||
#* úprava pre-mRNA: | #*úprava pre-mRNA: | ||
#*# odštěpením 3´ konce a připojení poly(A) | #*#odštěpením 3´ konce a připojení poly(A) | ||
#*# sestřih intronů a spojení exonů | #*#sestřih intronů a spojení exonů | ||
#* Další možnosti ovlivnění | #*Další možnosti ovlivnění | ||
#** alternativní sestřih | #**alternativní sestřih | ||
#** editace mRNA (změna struktury pre-mRNA) | #**editace mRNA (změna struktury pre-mRNA) | ||
#** stabilita mRNA v cytoplazmě | #**stabilita mRNA v cytoplazmě | ||
# '''regulace na úrovni translace''' | #'''regulace na úrovni translace''' | ||
#* př. translace mRNA pro tvorbu ferritinu | #*př. translace mRNA pro tvorbu ferritinu | ||
# '''targeting''' | #'''targeting''' | ||
#* genetická determinace nasměrování proteinů | #*genetická determinace nasměrování proteinů | ||
==Odkazy== | |||
===Související články=== | |||
*[[Transkripční faktory]] | |||
*[[Transkripce]] | |||
*[[Translace]] | |||
*[[Regulace genové exprese u prokaryot]] | |||
== | ===Zdroj=== | ||
== | |||
* {{Citace | * {{Citace | ||
|typ = web | |typ = web | ||
Verze z 10. 2. 2021, 22:44
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)
- koordinační činnost:
- RNA-polymerasa – I
- 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:
- 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
Zdroj
- ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 2009]. <https://www.stefajir.cz/>.
