Multicellular organisms contain a variety of structurally and functionally distinct cell types, but the DNA in all the cells originated from the same parent cells. The differences in the cells can be attributed to the differential gene expression. Liver cells, whose functions include detoxification of blood, production of bile to metabolize fats, and synthesis of proteins essential for metabolism, must express a specific set of genes to perform their functions. Gene expression also varies with the stages of development. Prior to differentiation into liver cells, the cells express genes involved in the cell cycle, DNA replication, and proliferation. Later in development, genes involved in epithelial differentiation and blood coagulation are highly expressed. Once cells differentiate into hepatocytes, the expression of genes involved in liver-specific functions increases, such as those involved in lipid metabolism and cholesterol regulation.
Gene expression can be regulated at many points including transcription, translation, RNA processing and transport, and post-translational modifications. Common methods of regulating expression are factors that bind directly to DNA to regulate the transcription of a particular gene. Gene expression in the liver can be regulated by the transcription factors C/EBPα, C/EBPβ, and Hepatocyte Nuclear Factor-1, among others. Regulation can occur prior to transcription by altering the histones contained in chromatin. These modifications result in either loosening or tightening of the DNA structure, thereby respectively preventing or allowing transcriptional regulators to access the DNA. Different cell types have different covalent modifications and histone variants, which results in the variation in gene accessibility.
Cells are subject to environmental changes and express different genes in response to these extracellular stimuli. Glucose is an important source of energy, and as its concentration in the bloodstream fluctuates, an organism must respond with appropriate changes in gene and protein expression. When blood glucose levels decrease, the pancreas secretes the hormone glucagon. This hormone signals the liver to initiate the production of phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), a protein required to produce glucose from non-carbohydrate precursors. Glucagon induces the transcription of this gene by indirectly stimulating transcription factors C/EBPα and C/EBPβ to bind to the PEPCK promoter. When blood glucose levels are high, the pancreas secretes the hormone insulin; the PEPCK gene has an insulin-responsive sequence that inhibits its transcription.
다세포 유기체의 몸에 있는 모든 세포는 동일한 DNA를 가지고 있습니다. 그러나 다른 세포 유형은 세포 내 유전자의 차등 발현에 기인할 수 있는 현저한 구조적 및 기능적 차이를 가지고 있습니다.
또한 특정 세포는 세포 또는 유기체의 변화로 인해 시간이 지남에 따라 다른 유전자를 발현합니다. 생산되는 RNA와 단백질의 다양성은 세포가 적절한 시기에 고유한 기능을 수행할 수 있도록 합니다.
간세포라고 하는 간 세포는 뉴런과 다른 유전자 세트를 발현합니다.
예를 들어, 간 세포는 독성 알코올을 아세트알데히드로 분해하는 효소인 알코올 탈수소효소를 생산한 다음 추가로 대사되어 이산화탄소와 물을 생산할 수 있습니다.
대조적으로, 뉴런은 한 뉴런에서 인접한 뉴런으로 정보를 전달하는 데 도움이 되는 뇌의 단백질 그룹인 뉴렉신을 생성합니다.
세포는 전사 및 번역 전, 도중 및 후에 여러 조절 단계에서 유전자 발현을 제어하는 메커니즘을 가지고 있습니다. 그러나 전사 조절인자(transcriptional regulator)는 mRNA 전사체의 합성을 막기 때문에 일반적입니다.
인간의 간 발달 과정에서 전사 인자 C/EBP α, C/EBP β 및 Hepatocyte Nuclear Factor-1은 알코올 탈수소효소 유전자의 간 특이적 발현에 기여합니다.
유전자 발현은 또한 세포 외 환경에 대한 반응으로 조절됩니다.
혈당 수치가 감소하면 췌장에서 글루카곤 호르몬을 분비합니다. 글루카곤에 노출되면 간세포는 비탄수화물 전구체에서 포도당 생산에 필요한 단백질인 포스포에놀피루베이트 카르복시키나아제를 발
현합니다.Related Videos
Gene Expression
13.3K views
Gene Expression
22.1K views
Gene Expression
9.6K views
Gene Expression
6.3K views
Gene Expression
20.5K views
Gene Expression
15.5K views
Gene Expression
16.0K views
Gene Expression
7.2K views
Gene Expression
10.8K views
Gene Expression
9.7K views
Gene Expression
8.2K views
Gene Expression
3.4K views
Gene Expression
6.8K views
Gene Expression
24.3K views
Gene Expression
33.0K views