Genekspression
Genekspression er den proces, hvorved den arvelige information i et gen, sekvensen af DNA-basepar, bliver til et funktionelt genprodukt, f.eks. protein eller RNA. Den grundlæggende idé er, at DNA transskriberes til RNA, som derefter oversættes til proteiner. Proteinerne udgør mange af strukturerne og alle enzymerne i en celle eller organisme.
Flere trin i genekspressionsprocessen kan moduleres (indstilles). Dette omfatter både transkriptionen og translationen og den endelige foldede tilstand af et protein. Genregulering tænder og slukker gener og kontrollerer således celledifferentiering og morfogenese. Genregulering kan også tjene som grundlag for evolutionære ændringer: kontrol af tidspunktet, placeringen og mængden af genekspression kan have en dybtgående virkning på organismens udvikling.
Udtrykket af et gen kan variere meget i forskellige væv. Dette kaldes pleiotropisme, et udbredt fænomen inden for genetik.
Diagram, der viser, på hvilke stadier i DNA-mRNA-proteinvejen ekspressionen kan styres
Epigenetik
I biologien er epigenetik studiet af arvelige ændringer i fænotype (udseende) eller genekspression forårsaget af andre mekanismer end ændringer i den underliggende DNA-sekvens.
Disse ændringer kan forblive gennem celledelinger i resten af individets liv og kan også vare i flere generationer. Der sker dog ingen ændring i organismens underliggende DNA-sekvens. I stedet får ikke-genetiske faktorer organismens gener til at opføre sig (udtrykke sig) anderledes.
Det bedste eksempel på epigenetiske ændringer i eukaryote biologi er processen med celledifferentiering. Under morfogenese bliver totipotente stamceller til embryonets forskellige cellelinjer, som igen bliver fuldt differentierede celler. Med andre ord deler og udvikler en enkelt befrugtet ægcelle - zygoten - sig med andre ord. Dattercellerne ændrer sig til de mange celletyper i det modne embryo. Disse omfatter neuroner, muskelceller, epitel, blodkar og så videre. Dette sker ved at aktivere nogle gener, mens andre hæmmes.
Epigenetiske ændringer er langsigtede og overlever normalt celledelingsprocessen (mitose). Der sker ændringer i kromatinet, som er en kombination af DNA'et og de omkringliggende histonproteiner i kromosomet. Man er stadig ved at finde ud af, hvordan dette sker, men det er ret sikkert, at indpakningen af DNA og histon er et nøgleelement.
Genregulering
Opregulering og nedregulering
Opregulering øger ekspressionen af et eller flere gener og som følge heraf de(t) protein(er), der er kodet af disse gener. Nedregulering er en proces, der resulterer i nedsat gen- og proteinekspression.
Induktion vs. undertrykkelse
Genregulering kan sammenfattes som:
- Inducerbare systemer: Et inducerbart system er slukket, medmindre der er et eller andet molekyle (kaldet en inducer) til stede, som muliggør genekspression.
- Repressible systemer: Et repressibelt system er aktiveret, undtagen når der er et molekyle (kaldet en corepressor) til stede, som undertrykker genaktiviteten. Molekylet siges at undertrykke ekspressionen.
Regulerende RNA'er
Der findes en række RNA'er, som regulerer generne, dvs. de regulerer den hastighed, hvormed generne transskriberes eller oversættes. Følgende er to vigtige eksempler
miRNA
Mikro-RNA'er (miRNA) virker ved at slutte sig til et enzym og blokere mRNA (messenger RNA) eller fremskynde dets nedbrydning. Dette kaldes RNA-interferens.
siRNA
Små interfererende RNA'er (undertiden kaldet silencing RNA'er) forstyrrer ekspressionen af et specifikt gen. De er ganske små (20/25 nukleotider) dobbeltstrengede molekyler. Opdagelsen af dem har givet anledning til en voldsom stigning i den biomedicinske forskning og udviklingen af lægemidler.
Strukturen af et eukaryotisk proteinkodningsgen.
Relaterede sider
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er genekspression?
A: Genekspression er den proces, hvorved den arvelige information i et gen bliver til et funktionelt produkt, f.eks. et protein eller RNA.
Spørgsmål: Hvordan opnås genekspression?
A: Genekspression opnås gennem en proces, hvor DNA transskriberes til RNA, som derefter oversættes til proteiner.
Spørgsmål: Hvad gør proteiner i en celle eller organisme?
Svar: Proteiner udgør mange af strukturerne og alle enzymerne i en celle eller organisme.
Spørgsmål: Hvad er genregulering?
Svar: Genregulering er den proces, hvorved gener slukkes og tændes, hvilket styrer celledifferentiering og morfogenese.
Spørgsmål: Hvordan kan genregulering tjene som grundlag for evolutionære ændringer?
Svar: Genregulering kan danne grundlag for evolutionære forandringer ved at kontrollere tidspunktet, placeringen og mængden af genekspression og derved have en dybtgående indvirkning på en organismes udvikling.
Spørgsmål: Hvad er pleiotropisme?
A: Pleiotropisme er et fænomen inden for genetik, hvor ekspressionen af et gen kan variere meget i forskellige væv.
Spørgsmål: Hvilke stadier af genekspressionen kan moduleres?
Svar: Både transkription og translation samt et proteins endelige foldede tilstand kan moduleres under genekspressionen.
