Regulační gen - Regulator gene

Genová regulační cesta

A regulační gen, regulátornebo regulační gen je gen podílí se na řízení výraz jednoho nebo více jiných genů. Regulační sekvence, které kódují regulační geny, jsou často na pěti hlavních koncích (5 ') na počáteční místo transkripce genu, který regulují. Kromě toho lze tyto sekvence také najít na třech hlavních koncích (3 ') do místo zahájení transkripce. V obou případech, ať už se regulační sekvence vyskytuje před (5 ') nebo po (3') genu, který reguluje, je sekvence často mnoho kilobáze od místa zahájení transkripce. Regulační gen může kódovat a protein, nebo to může fungovat na úrovni RNA, jako v případě kódování genů mikroRNA. Příkladem regulačního genu je gen, který kóduje a represor protein, který inhibuje aktivitu operátor (gen, který váže represorové proteiny a tím inhibuje překlad RNA na protein prostřednictvím RNA polymeráza ).[1]

v prokaryoty, geny regulátoru často kódují represorové proteiny. Na proteiny represoru se váží operátory nebo promotéři, prevence RNA polymeráza z přepis RNA. Obvykle jsou neustále exprimovány, takže buňka má vždy po ruce zásobu represorových molekul.[2] Induktory způsobit represorové proteiny změnit tvar nebo se jinak nebude moci vázat DNA, což umožňuje RNA polymeráze pokračovat v transkripci. Regulační geny lze nalézt v rámci operon, přilehlé k ní nebo daleko od ní.[3]

Další regulační geny kódují aktivátorové proteiny. Aktivátor se váže na místo na molekule DNA a způsobuje zvýšení transkripce blízkého genu. U prokaryot je dobře známým aktivátorovým proteinem protein aktivátoru katabolitu (CAP) podílející se na pozitivní kontrole lac operon.

V regulace genové exprese, studoval v evoluční vývojová biologie (evo-devo), aktivátoři i represoři hrají důležitou roli.[4]

Regulační geny lze také popsat jako pozitivní nebo negativní regulátory na základě podmínek prostředí, které obklopují buňku. Pozitivní regulátory jsou regulační prvky, které umožňují navázání RNA polymerázy na promotorovou oblast, což umožňuje transkripci. Pokud jde o lac operon, pozitivním regulátorem by byl komplex CRP-cAMP, který musí být navázán blízko místa začátku transkripce lac genů. Vazba tohoto pozitivního regulátoru umožňuje RNA polymeráze úspěšně se vázat na promotor sekvence lac genu, což urychluje transkripci lac genů; lac Z, lac Y, a lac A. Negativní regulátory jsou regulační prvky, které brání vazbě RNA polymerázy na promotorovou oblast, a tím potlačují transkripci. Pokud jde o lac operon, negativním regulátorem by byl lac represor, který se váže na promotor ve stejném místě, na které se obvykle váže RNA polymeráza. Vazba lac represoru na vazebné místo RNA polymerázy inhibuje transkripci lac genů. Pouze když je corepresor navázán na lac represor, bude vazebné místo volné pro RNA polymerázu k provedení transkripce lac genů.[5][6][7]

Genové regulační prvky

Organizátoři pobývají na začátku genu a slouží jako místo, kde transkripce strojní sestavy a transkripce genu začíná. Zesilovače zapněte promotéry na konkrétních místech, časech a úrovních a lze je jednoduše definovat jako „promotéry promotéra“. Tlumiče hluku se předpokládá, že vypínají genovou expresi v určitých časových bodech a místech. Izolátory, nazývané také hraniční prvky, jsou sekvence DNA, které vytvářejí cis-regulační hranice, které zabraňují ovlivnění regulačních prvků jednoho genu sousedními geny. Obecným dogmatem je, že tyto regulační prvky se aktivují vazbou transkripční faktory, proteiny, které se vážou na specifické sekvence DNA, a kontrolu mRNA transkripce. Může existovat několik transkripčních faktorů, které se musí vázat na jeden regulační prvek, aby jej aktivovaly. Kromě toho se několik dalších proteinů, nazývaných transkripční kofaktory, váže na samotné transkripční faktory a řídí tak transkripci.[8][9]

Negativní regulátory

Negativní regulátory působí tak, že zabraňují transkripci nebo translaci. Příklady jako cFLIP potlačit buněčná smrt mechanismy vedoucí k patologickým poruchám jako rakovina, a tedy hrát zásadní roli v odolnost vůči lékům. Obcházení těchto aktérů je výzvou léčba rakoviny.[10] Negativní regulátory buněčné smrti u rakoviny zahrnují cFLIP, Bcl2 rodina, Přežít, HSP, IAP, NF-kB, Akt, mTOR, a FADD.[10]

Detekce

Existuje několik různých technik k detekci regulačních genů, ale z mnoha existuje několik málo, které se používají častěji než jiné. Jeden z těchto několika vybraných se nazývá čip ChIP. Čip ChIP je in vivo technika použitá k určení genomický vazebná místa pro transkripční faktory ve dvoukomponentních regulátorech odezvy systému. In vitro microarray na základě testu (DAP-chip) lze použít ke stanovení genových cílů a funkcí dvou složek signální transdukce systémy. Tento test využívá skutečnosti, že regulátory odezvy mohou být fosforylovány a tím aktivovány in vitro pomocí dárců s malými molekulami, jako jsou acetylfosfát.[11][12]

Fylogenetická stopa

Fylogenetická stopa je technika, která využívá vícenásobné zarovnání sekvence určit umístění konzervované sekvence například regulační prvky. Spolu s více zarovnáním sekvencí vyžaduje fylogenetická stopa také statistické rychlosti konzervovaných a nekonzervovaných sekvencí. Pomocí informací poskytnutých více zarovnáním sekvencí a statistickými rychlostmi lze identifikovat nejlépe konzervované motivy v ortologický oblasti zájmu.[13][14]

Reference

  1. ^ "Regulatory gene - Biology-Online Dictionary". www.biologie-online.org. Citováno 2016-02-06.
  2. ^ Campbell Biology — Concepts and Connections 7. vydání. Pearson Education. 2009. s. 210–211.
  3. ^ Mayer, Gene. „BAKTERIOLOGIE - KAPITOLA DEVÁTÁ GENETICKÉ REGULAČNÍ MECHANISMY“. Mikrobiologie a imunologie online. Lékařská fakulta University of South Carolina. Citováno 30. prosince 2012.
  4. ^ Suzuki, David (2005). Úvod do genetické analýzy. San Francisco: W.H. Freemane. ISBN  978-0-7167-4939-4.
  5. ^ Casadaban, Malcolm J. (07.07.1976). "Regulace regulačního genu pro arabinózovou dráhu, araC". Journal of Molecular Biology. 104 (3): 557–566. doi:10.1016/0022-2836(76)90120-0. PMID  781294.
  6. ^ Wong, Oi Kwan; Guthold, Martin; Erie, Dorothy A; Gelles, Jeff (2008). „Interkonvertibilní Lac represor – smyčky DNA odhalené experimenty s jednou molekulou“. PLOS Biology. 6 (9): e232. doi:10.1371 / journal.pbio.0060232. PMC  2553838. PMID  18828671.
  7. ^ Jiang, Xiaofeng; Pan, Hui; Nabhan, Joseph F .; Krishnan, Ramaswamy; Koziol-White, Cynthia; Panettieri, Reynold A .; Lu, Quan (2012-05-01). „Nový screening RNAi odvozený z EST odhaluje zásadní roli farnesyl difosfát syntázy při internalizaci β2-adrenergních receptorů a down-regulaci“. FASEB Journal. 26 (5): 1995–2007. doi:10.1096 / fj.11-193870. ISSN  0892-6638. PMC  3336790. PMID  22278941.
  8. ^ Khan, Arshad H .; Lin, Andy; Smith, Desmond J. (2012-09-24). „Objev a charakterizace lidských transkripčních regulačních prvků exonů“. PLOS ONE. 7 (9): e46098. doi:10.1371 / journal.pone.0046098. ISSN  1932-6203. PMC  3454335. PMID  23029400.
  9. ^ Ahituv, Nadav (2012). Ahituv, Nadav (ed.). Genové regulační prvky. Gene Regulatory Sequences and Human Disease (2012). doi:10.1007/978-1-4614-1683-8. ISBN  978-1-4614-1682-1. S2CID  40483427.
  10. ^ A b Razaghi, Ali; Heimann, Kirsten; Schaeffer, Patrick M .; Gibson, Spencer B. (10.01.2018). „Negativní regulátory dráhy buněčné smrti u rakoviny: pohled na biomarkery a cílené terapie“. Apoptóza. 23 (2): 93–112. doi:10.1007 / s10495-018-1440-4. ISSN  1360-8185. PMID  29322476. S2CID  3424489.
  11. ^ Kogelman, Lisette Ja; Cirera, Susanna; Zhernakova, Daria V; Fredholm, Merete; Franke, Lude; Kadarmideen, Haja N (2014-09-30). „Identifikace koexpresních genových sítí, regulačních genů a drah obezity na základě sekvenování RNA v tukové tkáni na prasečím modelu“. BMC Medical Genomics. 7: 57. doi:10.1186/1755-8794-7-57. ISSN  1755-8794. PMC  4183073. PMID  25270054.
  12. ^ Rajeev, Lara; Luning, Eric G .; Mukhopadhyay, Aindrila (2014). "DNA afinitně čištěný čip (DAP-chip) metoda pro stanovení genových cílů pro bakteriální dvousložkové regulační systémy | Protokol". Žurnál vizualizovaných experimentů (89): e51715. doi:10.3791/51715. PMC  4233932. PMID  25079303. Citováno 2016-04-08.
  13. ^ Satija, Rahul; Novák, Ádám; Miklós, István; Lyngsø, Rune; Hein, Jotun (2009-08-28). „BigFoot: Bayesovské zarovnání a fylogenetické stopy s MCMC“. BMC Evoluční biologie. 9: 217. doi:10.1186/1471-2148-9-217. ISSN  1471-2148. PMC  2744684. PMID  19715598.
  14. ^ Blanchette, Mathieu; Tompa, Martin (01.05.2002). „Objev regulačních prvků výpočetní metodou pro fylogenetickou stopu“. Výzkum genomu. 12 (5): 739–748. doi:10,1101 / gr. 6902. ISSN  1088-9051. PMC  186562. PMID  11997340.

externí odkazy