Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

14.1: Wat is genexpressie?
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
What is Gene Expression?
 
TRANSCRIPT

14.1: Wat is genexpressie?

Overzicht

Genexpressie is het proces waarbij DNA de synthese van functionele producten, zoals eiwitten, aanstuurt. Cellen kunnen genexpressie in verschillende stadia reguleren. Het stelt organismen in staat verschillende celtypen te genereren en stelt cellen in staat zich aan te passen aan interne en externe factoren.

Genetische informatie stroomt van DNA naar RNA naar proteïne

Een gen is een stuk DNA dat dient als blauwdruk voor functionele RNA's en eiwitten. Omdat DNA uit nucleotiden bestaat en eiwitten uit aminozuren, is er een mediator nodig om de informatie die in het DNA wordt gecodeerd om te zetten in eiwitten. Deze bemiddelaar is het messenger-RNA (mRNA). mRNA kopieert de blauwdruk van DNA door een proces dat transcriptie wordt genoemd. Bij eukaryoten vindt transcriptie plaats in de kern door complementaire basenparing met het DNA-template. Het mRNA wordt vervolgens verwerkt en getransporteerd naar het cytoplasma waar het als template dient voor eiwitsynthese tijdens de translatie. In prokaryoten, die geen kern hebben, vinden de transcriptie- en translatieprocessen bijna gelijktijdig plaats op dezelfde locatie, omdat nieuw gevormde mRNAs gevoelig zijn voor snelle afbraak.

Genexpressie kan in elk stadium tijdens de transcriptie worden gereguleerd

Elke cel van een organisme bevat hetzelfde DNA en dezelfde set genen. Niet alle genen in een cel worden echter 'aangezet' of gebruikt om eiwitten te synthetiseren. Van een gen wordt gezegd dat het "tot expressie wordt gebracht" als het eiwit waarvoor het codeert, door de cel wordt geproduceerd. Genexpressie wordt gereguleerd om de juiste generatie van eiwitten in specifieke cellen op specifieke tijdstippen te garanderen. Diverse intrinsieke en extrinsieke mechanismen reguleren genexpressie voor en tijdens transcriptie.

De structuur van chromatine - gecompacteerd DNA en de bijbehorende histoneneiwitten - kan chemisch worden gemodificeerd om open of gesloten te zijn. Dergelijke wijzigingen verruimen of beperken de toegang van de transcriptionele machinerie tot het DNA. Chromatinemodificatie is een intrinsiek mechanisme dat tijdens de ontwikkeling wordt gebruikt om verschillende celtypen (bijv. neuronen versus spiercellen) te vormen uit hetzelfde genoom.

DNA-bindende eiwitten, transcriptiefactoren genaamd, reguleren de transcriptie door te binden aan specifieke DNA-sequenties nabij of binnen de coderende gebieden van genen. Transcriptiefactoren die de initiatie van transcriptie bevorderen, worden activatoren genoemd. Eiwitten die voorkomen dat de transcriptiemachine zich aan de transcriptie-initiatieplaats bindt, worden repressoren genoemd. Transcriptionele activatoren of repressoren reageren op externe stimuli zoals signaalmoleculen, voedingstekorten, temperatuur en zuurstof.

Genexpressie kan post-transcriptioneel en post-translationeel worden gereguleerd

Genexpressie kan worden gereguleerd door de verwerking van post-transcriptioneel mRNA. In eukaryoten wordt getranscribeerd mRNA gesplitst en ondergaat het andere modificaties die de uiteinden van de RNA-streng beschermen tegen afbraak. Splitsen verwijdert introns - segmenten die niet coderen voor eiwitten - en voegt de eiwitcoderende regio's, exons genaamd, samen. Alternatieve splitsing maakt de expressie van functioneel diverse eiwitten uit hetzelfde gen mogelijk. Regulatie van genexpressie door alternatieve splitsing speelt een belangrijke rol bij orgaanontwikkeling, celoverleving en -proliferatie, en bij de aanpassing aan omgevingsfactoren.

Genexpressie kan ook worden veranderd door de translatie van mRNA in eiwitten te reguleren. Translatie kan worden gereguleerd door microRNA's - kleine, niet-coderende RNA's - die zich aan een specifieke mRNA-sequentie binden en de initiatie van translatie blokkeren of het getranscribeerde mRNA afbreken. Bovendien kunnen eiwitten, die translationele repressoren worden genoemd, zich aan RNA binden en de initiatie van translatie verstoren.

Getransleerde polypeptiden worden verwerkt om functionele eiwitten te vormen. Het toevoegen of verwijderen van chemische groepen kan de activiteit, stabiliteit en lokalisatie van eiwitten in een cel veranderen. De toevoeging of verwijdering van fosforylgroepen (–PO 3 2- ) kunnen eiwitten bijvoorbeeld geactiveerd of geïnactiveerd worden. De toevoeging van ubiquitinegroepen kan eiwitafbraak veroorzaken. Post-translationele eiwitmodificaties zijn dus de laatste fase van genregulatie.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter