Espressione genica: note sulla regolazione dell'espressione genica

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L'espressione genica è il meccanismo a livello molecolare mediante il quale un gene è in grado di esprimersi nel fenotipo di un organismo.

Cortesia dell'immagine: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Gene_expression_control.png

Il meccanismo dell'espressione genica coinvolge la genetica biochimica. Consiste nella sintesi di specifici RNA, polipeptidi, proteine ​​strutturali, bio-chimici proteici o enzimi che controllano la struttura o il funzionamento di tratti specifici. La formazione di RNA da geni è chiamata trascrizione. Alcuni geni formano rRNA, tRNA e altri piccoli RNA.

Altri geni trascrivono mRNA che contengono informazioni codificate per la sintesi di polipeptidi. Tra i due filamenti del DNA, solo un filamento è efficace nella produzione di mRNA in un dato cistron. Si chiama filo antisenso. L'mRNA trasporta l'informazione ai ribosomi e la traduce in una sequenza di amminoacidi di un polipeptide con l'aiuto di tRNA. Il polipeptide esprime il gene formando una proteina strutturale, un enzima o un biochimico proteico.

Co-linearità della struttura genica e polipeptidica:

Sia i codoni di un gene (cistron) che gli amminoacidi di un polipeptide sono disposti in una sequenza lineare. Esiste una co-linearità o similarità nella disposizione lineare dei codoni di un gene e la sequenza di amminoacidi in un polipeptide prodotto da esso. Il filo antisenso di Cistron trasferisce le sue informazioni codificate al filamento di mRNA nel processo di trascrizione.

Durante la traduzione, il filamento di mRNA determina la disposizione degli amminoacidi in un polipeptide secondo la disposizione dei suoi codoni. Poiché un codone è costituito da tre nucleotidi consecutivi o basi azotate, un polipeptide di circa 100 aminoacidi sarà determinato da un cistrone o un gene di 300 nucleotidi di lunghezza.

Qualsiasi difetto o alterazione nella disposizione dei nucleotidi in un gene è anche dimostrato dal cambiamento nella disposizione degli amminoacidi in un polipeptide. Ciò fu provato prima di tutto da Yanofsky e altri (1965) in caso di Escherichia coli.

Regolazione dell'espressione genica:

Il controllo sul funzionamento dei geni è chiamato regolazione dell'espressione genica. Si è scoperto che in Escherichia coli alcune proteine ​​hanno solo 5-10 copie, mentre altre possono avere fino a 1.00.000 copie. La regolazione dell'espressione genica può essere esercitata a quattro livelli:

(i) Livello di trascrizione durante la formazione della trascrizione primaria,

(ii) Elaborazione come splicing, aggiunte o modifiche ai terminali,

(iii) Trasporto di RNA dal nucleo al citoplasma e

(iv) Livello di traduzione. L'espressione genica è di tre tipi: inducibile, costitutiva e repressiva.

La regolazione può essere sotto controllo negativo o positivo,

(a) Inducibile:

È una regolazione che viene attivata in risposta alla presenza del substrato. È noto dal 1900 che nel lievito gli enzimi metabolici del lattosio si sviluppano solo quando il fungo viene coltivato nel mezzo del lattosio. Successivamente è stato anche dimostrato che i batteri sintetizzano gli enzimi a seconda del substrato,

(b) costitutivo:

Un regolamento è assente. I geni e quindi i loro enzimi rimangono operativi per tutto

(c) Repressibile:

È una regolazione in cui il prodotto dell'attività genica, se già presente, arresta l'attività del suddetto gene,

(d) Controllo negativo:

Il prodotto di un gene regolatorio blocca l'espressione dei geni sotto il suo controllo,

(e) Controllo positivo:

Il prodotto del gene regolatore attiva l'espressione dei geni sotto il suo controllo. Pertanto, l'espressione genica è regolata da condizioni metaboliche, fisiologiche e ambientali.