ebben a hónapban epizód, megyünk, hogy újra egy témát, hogy a legtöbb-talán még az összes-olvasók voltak kitéve néhány távoli egyetemi kurzus, de valószínűleg nem sok mélységben, vagy annak jelentőségét, hogy az emberi genetikai betegségek nagyon világos kívül néhány különleges esetekben. Íme egy gyors teszt: fontolja meg a kérdést: “a gének kódoló régióiban vagy közvetlenül szomszédos mutációk az egyetlenek, amelyek valószínűleg betegségállapotokhoz vezetnek?”Ha az azonnali reakció, hogy válaszoljon erre a “Igen”, ez a cikk az Ön számára., (Ha azt válaszolja, hogy “nem”, akkor érdemes elolvasni egyébként, hogy ha a logika helyes!)
térjünk vissza néhány nagyon alapvető molekuláris biológiához.,ome tartalmaz, gének, amelyek a régiók a DNS-t, amely átírt, hogy RNS; bizonyos esetekben ez RNS önmagában közvetlen funkcionális (a dolgok, mint tRNAs vagy a 18 komponens a riboszóma, például), de a legtöbb esetben, az RNS-egy mrns, kezében egy fehérje kódoló szekvenciát, amely fordította a ribosomal gépek egy covalently csatolt sorozat aminosavak—egy fehérje—, amely természeténél fogva a változatos oldalon lánc kémiai folyamatokat, valamint az elektrosztatikus, hidrogén-kötés, pedig hidrofób kölcsönhatások redők fel, hogy egy termodinamikai energia minimumok állam hozzon létre egy enzim funkcionális vagy szerkezeti fehérje., Mutációk—változások a mögöttes DNS-szekvencia—belül ezt kódoló régióban statisztikailag okozhat nem kívánt változások a funkció a végső protein termék, bár a “valószínűleg” van egy emlékeztető, hogy az ilyen mutációk lehet néma (vagyis nem okoz fehérje szekvencia változás), vagy nem káros (ami egy olyan változás, amely nem jelentős hatás), vagy esetleg előnyös, így a biológiailag alkalmas termék.,
amit a körülbelül két év alatti biológiai kurzusok tömörített összefoglalása kihagyja, az az, hogy ezek a gének az egyes DNS-ben nem csak varázslatosan átíródnak az RNS-re. Szem előtt tartva, hogy az emberi genomnak csak egy kis része hordozza a fent meghatározott tényleges géneket, léteznek más DNS-szekvencia elemek is, amelyek egyetlen szerepe a gének megjelölése, valamint az expresszió szintjének ellenőrzése (RNS-re történő transzkripció)., Ezeknek a kontrollelemeknek három különösen jelentős típusa van, az úgynevezett promoterek, erősítők és kompresszorok; és amint az alább látható, ezek bármelyikében a mutációk olyan súlyos (vagy rosszabb) hatást fejthetnek ki, mint a kódolási szekvenciák mutációi.
Támogatók: a proximális kapuőr egy gén
Támogatói viszonylag rövid szekvenciák (nagyjából 100-1000 bázispár hosszúságú) mindig talált közvetlenül upstream (5′, tekintettel a DNS kódoló szál) a gének irányítják (“meghajtó” a szokásos nyelvben)., Ezek a szekvenciák olyan elemeket tartalmaznak,amelyek a gén átírásáért felelős RNS polimerázokba kerülnek. Nagyon leegyszerűsítve, ha egy bizonyos meghatározott szervező szekvencia egy adott cellába írja be, majd a beállítás maximálisan hatékony toborzó RNS polimeráz—mondjuk, hogy 100% – tevékenység—akkor változhat a sorrend léphet fel, ami csökkenti ez a tevékenység (kevesebb RNS készült egységnyi idő alatt)., Néhány változás inkább zavaró, mint a többiek, kombinációk nem nehéz elképzelni, milyen variációk a “legjobb” szervező sorrend vezethet, hogy lehetséges egy sima körű bazális kifejezés árak, a sub 1 százalékos a teljes 100% – kifejezés. Ez egy nagyszerű dolog egy sejt szempontjából, mert lehetővé teszi a különböző gének számára, hogy expressziós szintjüket a szükséges géntermék egyensúlyi állapotához igazítsák.
(szó szerint) egy komplexitási réteg hozzáadása az, hogy a promoterek nem kötik közvetlenül az RNS polimerázt., Ehelyett tartalmaznak rövidebb al-sorozatok, amelyek elismert kötőhely egy osztály a fehérjék ismert transzkripciós faktorok (TFs); sok ezek közül mindegyik a saját elsődleges DNS-szekvencia kötelező helyszínen (általában rövid, 10-20 bázispár), valamint a saját szintjén képes toborozni az RNS polimeráz. Sokan vannak, akár közvetlenül, akár közvetve, alloszterin (másodlagos) kötőhelyek, ahol ligandumok, például metabolitok vagy hormonok kötődhetnek, és befolyásolhatják a transzkripciós faktor aktivitási szintjét., Sőt, ez a komplex kölcsönhatás ezeket a különböző transzkripciós faktorok, valamint a moduláló ligandumok, amelynek az a lényege, hogy a különböző típusú sejtek meghatározása, valamint egy májsejt másképp viselkedik, mint epithel sejt annak ellenére, hogy mindketten ugyanazt a DNS—ők a “fogadó különböző jelek”—, ahol az ellenőrzés a relatív expressziós szintje különböző gének.,
könnyű megérteni, hogy egy promoteren belüli mutáció, amely megváltoztatja a TF kötőhelyet, problémákat okozhat nem az érett géntermék funkciójának megváltozása, hanem a termék expressziós szintjének változása révén. Nem kívánatos vagy felfelé vagy lefelé szabályozása egy gén súlyos következményekkel járhat; és ha ez elég szerencsétlen, hogy megtörténjen egy gén, amely viszont szabályozza a kifejezés vagy tevékenység más gének, egy egész sor gének lehet azok szintje megváltozott egyetlen nukleotid változás., Szinte minden esetben ez nem a legjobb, egy ilyen változás pedig betegségállapotot eredményez.
az olvasó emlékeztet arra, hogy ezt a szakaszt úgy kezdtük el, hogy kijelentjük, hogy a promoter mindig közvetlenül egy gén előtt van. A távolság között a szervező, illetve a transzkripciós start oldalon (ahol először RNS nukleotid lesz megállapított kialakuló átirat) is fontos, így a beszúrás vagy törlés mutációk—még olyanokat is, amelyek nem közvetlenül megváltoztatni semmilyen konkrét TF kötőhely—hatással lehet a génexpresszió szintjén. Egy példa erre azonnal ismerős minden olvasó lenne Huntington-kór., Itt egy instabil genetikai elem áll a promóter és a transzkripciós kezdőhely között. Általában a távolság elfogadható, megfelelő szinten a Huntington gén mrns vagy átírt; azonban során sejt replikációs az instabil elem további DNS egészül ki, a mozgó, a támogatót, az elejétől a gén. Ahogy ez megtörténik, a promóter kevésbé hatékony a vezetés átírás és átirat szintje csökken., Ha a beszúrási kis csepp kifejezés alacsony, ártó betegség nem fordul elő, de ez tekinthető a “fuvarozó” állam, ahol további terjeszkedés csökken gén expressziós szint alatt szükséges a normál funkció, illetve a betegség patológiai eredményeket. (A hordozó ebben az értelemben nem szigorúan azonos a Mendeliai genetika jelentésével, tehát az idézőjelekkel.,)
A lényeg az, hogy minden gén, nem csak a kódoló szakasz sorrend fontos a megfelelő funkció, de mindig van egy szomszédos promoter régió, amely fogékony mutációk, amelyek súlyos klinikai következményei. Lehet, hogy egy gén tökéletes vad típusú kódolási szekvenciával rendelkezik, de nem működik szükség szerint.
Enhancers and representors
a jó hír a promóterekről az, hogy tudjuk, hol találjuk őket., Tény, hogy a szekvenálás és vizsgálata nagy számban ezek különböző kontextusokban, és azonosítja a különböző TFs, amelyek kötődnek a kötőhelyek és ligandumok, megértjük, megtalálja, és a megfelelő kontextusban, még manipulálni promoterek akarata, hogy olyan dolgokat, mint létrehozni szövet specifikus gén expresszió.
Enhancers and representatives are more challenging. Ezek olyan DNS-szekvencia-elemek, amelyek szintén modulálhatják a génexpressziós szinteket (felfelé az erősítők számára, lefelé pedig a represszorok számára, amint azt sejteni lehet)., Mint a támogatók, ezek rövid (50-1,000) bázispár elemek, ezen belül elem viszi kötőhely (gyakran, mint ismételt példányban) a fehérjék, amelyek befolyásolhatják, átírás árak a közelben gének. A közelben van egy szándékosan homályos kifejezés, mivel akár 1 millió bázispár is lehet az általa befolyásolt géntől, és lehetnek felfelé vagy lefelé—azaz 5′ vagy 3 ‘ – a génig. Legalább a cis-ben vagy más szavakkal, ugyanazon a szomszédos kromoszómán, mint a gén, de egy adott génhez való kapcsolódás azonosítása kihívást jelenthet., Figyelembe véve egy hipotetikus enhancer szekvencia esetét, az egyébként ép gén váratlanul alacsony expressziós szintjének megtalálása a látszólag normál promoter szekvenciával az első nyom, hogy az enhancer szekvenciák részt vehetnek. Ha számos ilyen esetet találtak, genomikai régió kísérő a gén hatással lehet szekvenált, azonosítása olyan területek, ahol a genetikai változás a vad típusú közös között ezek az esetek lenne egy hely, hogy vizsgálja meg a fokozó elemek. Ezek károsodása (szekvencia-változás vagy törlés) várhatóan csökkenti a gén expresszióját., Ennek tükörképe bizonyos értelemben represszor, amely ugyanazokat a jellemzőket osztja meg, de normális állapotában csökkenti a gén expresszióját. A represszor helyén lévő mutációk ezután nemkívánatos szabályozást okoznak a gén expressziójában.
hogyan működnek az erősítők és a kompresszorok ilyen nagy távolságokon keresztül—és talán még érdekesebb, hogy mennyire specifikusak? Ez azt jelenti, hogy egy enhancer vagy repressor általában egy adott disztális génre hat, de más, a befolyásolthoz közeli géneket nem lehet befolyásolni., A válasz erre talán kissé kiábrándító, mivel nincs semmi csodálatos; a válasz az, mert a fokozó vagy represszor nem, térben, messze van a géntől, amelyet szabályoz. Más szóval, az erősítők és a kompresszorok képesek egymás után disztális célpontokon dolgozni a kromatin szerveződés miatt. A kromoszómák becsomagolásával és tömörítésével, hogy egy sejtmagba illeszkedjenek, a távoli szekvenciaelemek fizikailag egymás mellett helyezhetők el úgy, hogy az egyik szekvenciaelemet kötő fehérje közvetlenül megérintse és befolyásolja a másikat., Az ügyes olvasó azonban megjegyzi, hogy ahhoz, hogy ez megbízhatóan működjön, a géncsomagolásnak és szerveződésnek reprodukálhatóan kell megtörténnie, hogy a két kromoszómaszakasz közel legyen. Egy még ravaszabb, olvasó lehet, hogy további hiszem, hogy ha kromoszóma szervezet, valamint a csomagolási változások megbízható divat során lépéseket a sejtciklus, lehet elképzelni, fokozó vagy repressors ami csak gyakoroljon befolyást egyes alkalommal.,
következtetés
a fentiekből az következik, hogy nem, nem csak egy adott gén kódolási szekvenciája, amely képes mutálni és befolyásolni a gén biológiai működését. Ennek lehetséges következményei vannak a teljes genomszekvenálás által szállított relatív információkra, szemben a teljes exome szekvenálási projektekkel-de ez egy másik hónap témája.
Vélemény, hozzászólás?