10.1
التعبير الجيني الخاص بالخلية
كل خلية في جسم الكائن الحي متعدد الخلايا تمتلك نفس دى إن إيه. لكن،أنواع مختلفة من الخلايا لديها إختلافات تركيبية ووظيفية بارزة التي يمكن أن تُفسر إلى التعبير التمييزى للجينات في الخلية. بالإضافة إلى ذلك،خلايا معينة تعبر عن جينات مختلفة بمرور الوقت بسبب التغييرات في الخلية أو الكائن الحي.
التنوع فى آر إن أيه والبروتين الناتج تمكن الخلايا من تنفيذ وظائفها الفريدة في الأوقات المناسبة. خلايا الكبد،التي تسمى الخلايا الكبدية،تعبر عن مجموعة مختلفة من الجينات مقارنة بالخلايا العصبية. على سبيل المثال،خلايا الكبد تنتج ديهيدروجينز الكحول إنزيم يحلل الكحولات السامة إلى الأسيتالدهيد،والذى يمكن أن يتم تأييض المزيد منه لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والمياه.
وعلى النقيض من ذلك،الخلايا العصبية تنتج نيوريكسين،وهى مجموعة من البروتينات في المخ تساعد في إرسال المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى متجاورة. الخلايا لديها آليات من أجل التحكم في التعبير الجيني في عدة خطوات تنظيمية قبل أثناء وبعد النسخ والترجمة. ومع ذلك العوامل النسخية التنظيمية شائعة لأنها تمنع تخليق نُسخ آر إن إيه الرسول.
أثناء تطور الكبد فى الأنسان،عوامل النسخ C/EBP-alpha،C/EBP-beta،و hepatocyte nuclear factor-1 يساهم فى تعبير جينات كحول ديهايدروجيناز الخاصة بالكبد. التعبير الجينى هو أيضاًمنظم تبعاًإلى بيئة الخارجية. عندما ينخفض مستويات سكر الدم،يفرز البنكرياس الهرمون الجلوكاجون.
عند التعرض للجلوكاجون،خلايا الكبد تعبر عن الفوسفو اينول بيروفات كاربوكسيكاينت, وهو بروتين مطلوب لإنتاج الجلوكوز من سلائف غير الكربوهيدرات
تحتوي الكائنات متعددة الخلايا على مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا المتميزة هيكليًا ووظيفيًا، لكن الحمض النووي الموجود في جميع الخلايا نشأ من نفس الخلايا الأم. يمكن أن تعزى الاختلافات في الخلايا إلى التعبير الجيني التفاضلي. خلايا الكبد، التي تشمل وظائفها إزالة السموم من الدم، وإنتاج الصفراء لاستقلاب الدهون، وتخليق البروتينات الضرورية لعملية التمثيل الغذائي، يجب أن تعبر عن مجموعة محددة من الجينات لأداء وظائفها. يختلف التعبير الجيني أيضًا باختلاف مراحل التطور. قبل التمايز إلى خلايا الكبد، تعبر الخلايا عن الجينات المشاركة في دورة الخلية، وتكاثر الحمض النووي، وانتشاره. في وقت لاحق من التطور، يتم التعبير بشكل كبير عن الجينات المشاركة في التمايز الظهاري وتخثر الدم. بمجرد تمايز الخلايا إلى خلايا كبدية، يزداد التعبير عن الجينات المشاركة في وظائف الكبد المحددة، مثل الجينات المشاركة في استقلاب الدهون وتنظيم الكوليسترول.
يمكن تنظيم التعبير الجيني في العديد من النقاط بما في ذلك النسخ والترجمة ومعالجة الحمض النووي الريبي ونقله وتعديلات ما بعد الترجمة. الطرق الشائعة لتنظيم التعبير هي عوامل ترتبط مباشرة بالحمض النووي لتنظيم نسخ جين معين. يمكن تنظيم التعبير الجيني في الكبد بواسطة عوامل النسخ C/EBPα، وC/EBPβ، والعامل النووي للخلايا الكبدية-1، من بين عوامل أخرى. يمكن أن يحدث التنظيم قبل النسخ عن طريق تغيير الهستونات الموجودة في الكروماتين. تؤدي هذه التعديلات إما إلى تخفيف أو تشديد بنية الحمض النووي، وبالتالي منع أو السماح لمنظمي النسخ بالوصول إلى الحمض النووي. أنواع الخلايا المختلفة لها تعديلات تساهمية مختلفة ومتغيرات هيستون، مما يؤدي إلى الاختلاف في إمكانية الوصول إلى الجينات.
تخضع الخلايا للتغيرات البيئية وتعبر عن جينات مختلفة استجابة لهذه المحفزات خارج الخلية. يعد الجلوكوز مصدرًا مهمًا للطاقة، ومع تقلب تركيزه في مجرى الدم، يجب على الكائن الحي أن يستجيب بالتغيرات المناسبة في التعبير الجيني والبروتيني. عندما تنخفض مستويات الجلوكوز في الدم، يفرز البنكرياس هرمون الجلوكاجون. يشير هذا الهرمون إلى الكبد لبدء إنتاج كربوكسي كيناز فسفوينول بيروفيت (PEPCK)، وهو البروتين المطلوب لإنتاج الجلوكوز من سلائف غير كربوهيدرات. يستحث الجلوكاجون نسخ هذا الجين عن طريق تحفيز عوامل النسخ C/EBPα وC/EBPβ بشكل غير مباشر للارتباط بمروج PEPCK. عندما تكون مستويات الجلوكوز في الدم مرتفعة، يفرز البنكرياس هرمون الأنسولين؛ يحتوي جين PEPCK على تسلسل مستجيب للأنسولين يمنع نسخه.
كل خلية في جسم الكائن الحي متعدد الخلايا تمتلك نفس دى إن إيه. لكن،أنواع مختلفة من الخلايا لديها إختلافات تركيبية ووظيفية بارزة التي يمكن أن تُفسر إلى التعبير التمييزى للجينات في الخلية. بالإضافة إلى ذلك،خلايا معينة تعبر عن جينات مختلفة بمرور الوقت بسبب التغييرات في الخلية أو الكائن الحي.
التنوع فى آر إن أيه والبروتين الناتج تمكن الخلايا من تنفيذ وظائفها الفريدة في الأوقات المناسبة. خلايا الكبد،التي تسمى الخلايا الكبدية،تعبر عن مجموعة مختلفة من الجينات مقارنة بالخلايا العصبية. على سبيل المثال،خلايا الكبد تنتج ديهيدروجينز الكحول إنزيم يحلل الكحولات السامة إلى الأسيتالدهيد،والذى يمكن أن يتم تأييض المزيد منه لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والمياه.
وعلى النقيض من ذلك،الخلايا العصبية تنتج نيوريكسين،وهى مجموعة من البروتينات في المخ تساعد في إرسال المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى متجاورة. الخلايا لديها آليات من أجل التحكم في التعبير الجيني في عدة خطوات تنظيمية قبل أثناء وبعد النسخ والترجمة. ومع ذلك العوامل النسخية التنظيمية شائعة لأنها تمنع تخليق نُسخ آر إن إيه الرسول.
أثناء تطور الكبد فى الأنسان،عوامل النسخ C/EBP-alpha،C/EBP-beta،و hepatocyte nuclear factor-1 يساهم فى تعبير جينات كحول ديهايدروجيناز الخاصة بالكبد. التعبير الجينى هو أيضاًمنظم تبعاًإلى بيئة الخارجية. عندما ينخفض مستويات سكر الدم،يفرز البنكرياس الهرمون الجلوكاجون.
عند التعرض للجلوكاجون،خلايا الكبد تعبر عن الفوسفو اينول بيروفات كاربوكسيكاينت, وهو بروتين مطلوب لإنتاج الجلوكوز من سلائف غير الكربوهيدرات
From Chapter 10:
Now Playing
10.1 : التعبير الجيني الخاص بالخلية
Gene Expression
13.9K Views
10.2 : تنظيم التعبير يحدث في خطوات متعددة
Gene Expression
21.1K Views
10.3 : التسلسلات التنظيمية المتزامنة Cis
Gene Expression
9.7K Views
10.4 : الالربط التعاوني لمنظمي النسخ
Gene Expression
6.2K Views
10.5 : منشطات ومثبطات النسخ بدائية النواة
Gene Expression
21.0K Views
10.6 : مشغلات حيوية
Gene Expression
16.0K Views
10.7 : منطقة المروج حقيقية النواة
Gene Expression
16.7K Views
10.8 : المنشطون المشاركون والمثبطون المشاركون
Gene Expression
7.3K Views
10.9 : منشطات النسخ حقيقية النواة
Gene Expression
11.0K Views
10.10 : مثبطات النسخ حقيقية النواة
Gene Expression
9.2K Views
10.11 : السيطرة على الجينات التوافقية
Gene Expression
8.8K Views
10.12 : خلايا جذعية مستحثة وافرة القدرة
Gene Expression
3.5K Views
10.13 : منظمات النسخ الرئيسية
Gene Expression
6.5K Views
10.14 : منظمات ما فوق الجينات
Gene Expression
24.9K Views
10.15 : البصمة الجينومية والميراث
Gene Expression
33.7K Views