Просмотр кода страницы Экспрессия генов

{{Значения|Экспрессия}}
[[Файл:Genetic code.svg|thumb|280px|right|alt=Поток генетической информации.|Сначала ген из 4-символьного алфавита [[ДНК]] (A,T,G,C) переписывается с помощью процесса [[Транскрипция (биология)|транскрипции]] в 4-символьный алфавит [[РНК]] (A,U,G,C), а из РНК могут быть переведены с помощью процесса [[Трансляция (биология)|трансляции]] в [[кодон|20-символьный алфавит]] аминокислот синтезируемого [[белок|белка]]]]

'''Экспрессия генов''' — процесс, в ходе которого [[Наследственность|наследственная информация]] от гена (последовательности [[Нуклеотиды|нуклеотидов]] [[ДНК]]) преобразуется в функциональный продукт — [[РНК]] или [[белок]]. Некоторые этапы экспрессии генов могут регулироваться: это [[Транскрипция (биология)|транскрипция]], [[Трансляция (биология)|трансляция]], [[Сплайсинг|сплайсинг РНК]] и стадия [[Посттрансляционная модификация|посттрансляционных модификаций белков]]. Процесс активации экспрессии генов короткими двухцепочечными [[РНК]] называется '''[[Активация РНК|активацией РНК]]'''.

Регуляция экспрессии генов позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию и является основой [[Дифференцировка клеток|дифференцировки]] клеток, [[морфогенез]]а и адаптации. Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль над ''временем'', ''местом'' и ''количественными'' характеристиками экспрессии одного гена может иметь влияние на функции других генов в целом организме.

== Транскрипция и трансляция ==
[[Файл:Label_RNA_pol_II.png|frame|290x290px|Транскрипция [[ДНК]] в [[РНК]] используя [[фермент]] [[РНК-полимераза II|РНК полимеразу II]]]]
{{main|Транскрипция (биология)|трансляция (биология)}}
У [[Прокариоты|прокариот]] и [[Эукариоты|эукариот]] гены представляют собой последовательности нуклеотидов ДНК. На матрице ДНК происходит [[транскрипция (биология)|транскрипция]] — синтез [[комплементарность (биология)|комплементарной]] РНК. Далее на матрице мРНК происходит [[трансляция (биология)|трансляция]] — синтезируются белки. Существуют гены, кодирующие нематричную РНК (например, [[рРНК]], [[тРНК]], [[малые РНК]]), которые экспрессируются ([[транскрипция (биология)|транскрибируются]]), но не транслируются в белки.

=== Регуляция после транскрипции ===
{{Main|МикроРНК}}
[[МикроРНК]] — это короткие (18—25 [[нуклеотид]]ов) последовательности односпиральной [[РНК]], вызывают подавление экспрессии генов. [[МикроРНК]] связываются со своей мишенью — [[мРНК|информационной РНК]] — по принципу [[Комплементарность (биология)|комплементарности]]. Это вызывает подавление синтеза [[белка]] или деградацию [[мРНК|информационной РНК]].

[[МикроРНК]] могут иметь большую или меньшую специфичность благодаря большей или меньшей доле [[Комплементарность (биология)|комплементарных]] своей мишени азотистых оснований. Низкая специфичность позволяет одной [[микроРНК]] подавлять экспрессию сотен разных [[ген]]ов<ref>Klipp, E.; Liebermeister, W.; Wierling, C.; Kowald, A.; & Lehrach, H. (2009). ''Systems Biology'', 235—245. Federal Republic of Germany: Wiley Blackwell, ISBN 978-3-527-31874-2</ref>.

== Определение экспрессии генов ==
Основными способами определения экспрессии генов в данное время являются [[секвенирование РНК]], содержащих [[Полиаденилирование|поли-А]] хвост ([[мРНК]]), а также применение экспрессионных [[ДНК-микрочип]]ов. Секвенирование РНК становится всё более распространённым методом в связи с усовершенствованием [[Методы секвенирования нового поколения|методов секвенирования нового поколения]]. Секвенирование РНК не только позволяет определить уровень экспрессии каждого белоккодирующего гена в геноме, но и различать варианты мРНК, получающиеся в результате [[Альтернативный сплайсинг|альтернативного сплайсинга]].

== Сложная экспрессия генов ==
Примером сложной экспрессии генов в онтогенезе может служить генный контроль синтеза гемоглобинов у человека. Молекула гемоглобина состоит из 4 частей: двух идентичных альфа-цепей и двух идентичных бета-цепей. Гемоглобин нормального взрослого человека (Нв<sup>А</sup>) отличается от гемоглобина эмбриона человека (эмбриональный гемоглобин, Нв<sup>F</sup>). Различия между ними касаются бета-цепи. В гемоглобине плода она заменена на полипептидную гамма-цепь. Наконец, в крови взрослых людей в небольшом количестве встречается Нв<sup>А2</sup>, в котором бета-цепь заменена на сигма-цепь. Все 3 типа нормальных гемоглобинов человека(Нв<sup>А</sup> Нв<sup>А2</sup> Нв<sup>F</sup>) контролируются отдельными локусами. Локус α<sup>А</sup> определяет формирование альфа-цепей. Он эффективен в течение всей жизни, обеспечивая наличие альфа-цепей во всех указанных гемоглобинах<ref>{{Книга|автор = О.-Я.Л.Бекиш|заглавие = Медицинская биология|ответственный = |издание = |место = Минск|издательство = Ураджай|год = 2000|страницы = 110—111|страниц = 518|isbn = }}</ref>.

== Моноаллельная экспрессия генов ==
Моноаллельная экспрессия у [[Эукариоты|эукариот]] характерна:
* для генов Х-хромосомы в женских клетках из-за механизма [[дозовая компенсация|дозовой компенсации]];
* для [[Генный импринтинг|импринтируемых]] генов.

В настоящее время известно, что около 5—10 % генов эукариот экспрессируются в клетках моноаллельно, среди таких генов чаще наблюдаются гены, кодирующие поверхностные клеточные белки и, в частности, гены, кодирующие иммуноглобулины, Т-клеточные и [[Обоняние|обонятельные]] рецепторы. Это явление носит также название [[аллельное исключение]]. Выбор экспрессирующегося аллеля происходит рано в развитии, и этот выбор осуществляется случайно, в результате около половины клеток организма экспрессируют отцовский аллель, а другая половина клеток — материнский аллель. Иногда наблюдается тканеспецифичная моноаллельная экспрессия гена, в других тканях такой ген может экспрессироваться биаллельно. К случайной моноаллельной экспрессии аутосомных генов не относят случаи, когда разные аллели гена экспрессируются на различном уровне из-за полиморфизма в cis-регуляторных последовательностях гена<ref name="pmid22585065">{{статья |заглавие=Mechanisms and consequences of widespread random monoallelic expression |издание=[[Nature Reviews Genetics|Nat. Rev. Genet.]] |том=13 |номер=6 |страницы=421—428 |pmid=22585065 |ссылка=http://www.nature.com/nrg/journal/v13/n6/full/nrg3239.html |язык=en |тип=journal |автор=Chess A. |месяц=6 |год=2012}}</ref>.

== См. также ==
* [[Секвенирование РНК]]
* [[Репрессор]]
* [[Регуляция экспрессии генов]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{книга |автор=[[Мертвецов, Николай Павлович|Мертвецов Н. П.]] |часть= |ссылка часть= |заглавие=Гормональная регуляция экспрессии генов |оригинал= |ссылка=https://search.rsl.ru/ru/record/01001308169 |викитека= |ответственный=Отв. ред. [[Кулинский, Владимир Ильич|В. И. Кулинский]]; АН СССР, Сибирское отд-ние, [[Институт цитологии и генетики СО РАН|Институт цитологии и генетики]] |издание= |место=М. |издательство=[[Наука (издательство)|Наука]] |год=1986 |том= |страницы= |столбцы= |страниц=208 |серия= |isbn= |тираж= |ref= }}
* {{книга |автор=[[Георгиев, Георгий Павлович|Георгиев Г. П.]] |часть= |ссылка часть= |заглавие=Гены высших организмов и их экспрессия |оригинал= |ссылка=https://search.rsl.ru/ru/record/01001494620 |викитека= |ответственный=АН СССР |издание= |место=М. |издательство=[[Наука (издательство)|Наука]] |год=1989 |том= |страницы= |столбцы= |страниц=256 |серия=Академические чтения |isbn=5-02-003968-3 |тираж=18000 |ref= }}
* {{книга |автор=Хоукинс Дж. |часть= |ссылка часть= |заглавие=Структура и экспрессия гена |оригинал=Gene Structure and Expression |ссылка= |викитека= |ответственный=Джон Хоукинс; Пер. с англ. С. Б. Серебряного; Под ред. В. К. Кибирева |издание= |место=Киев |издательство=[[Наукова думка]] |год=1991 |том= |страницы= |столбцы= |страниц=168 |серия= |isbn=5-12-001816-5 |тираж=1000 |ref= }}
* {{книга |автор=[[Патрушев, Лев Иванович|Патрушев Л. И.]] |часть= |ссылка часть= |заглавие=Экспрессия генов |оригинал= |ссылка=https://search.rsl.ru/ru/record/01000663189 |викитека= |ответственный=[[Институт биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН]] |издание= |место=М. |издательство=[[Наука (издательство)|Наука]] |год=2000 |том= |страницы= |столбцы= |страниц=528 |серия= |isbn=5-02-001890-2 |тираж= |ref= }}
* {{Книга|автор = Бекиш О.-Я. Л.|заглавие = Медицинская биология|ответственный = |издание = |место = Минск|издательство = Ураджай|год = 2000|страницы = |страниц = 518|isbn = }}

{{перевести|en|Gene expression}}

[[Категория:Молекулярно-генетические процессы]]