Експресія генів

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Flow of genetic information.
Експресія генів та з подальшою транскрипцією в РНК, з якої відбувається ситез білка.

Експре́сія ге́нів — процес, при якому спадкова інформація генів, наприклад нуклеотидна послідовність, використовується для синтезу функціонального генетичного продукту, наприклад білка або РНК.

Якщо кінцевим продуктом є білок, процес експресії генів називається біосинтезом білків, що складається із кроків транскрипції, сплайсингу, трансляції та посттрансляційної модифікації. В інших випадках, наприклад для генів, що кодують рРНК або тРНК, набір кроків дещо відрізняється. Для експресії генів може використовуватися як генетична інформація, так і епігенетична. Застарілий термін «реалізація генетичної інформації» посилається тільки на інформацію першого типу, якої, проте, може бути недостатньо для отримання функціонального продукту.

Експресія генів в багатьох випадках активно регулюється, змінюючи час та кількість синтезованого генетичного продукту. Кілька кроків у процесі експресії генів можуть модулюватися, зокрема транскрипція і посттрансляційна модифікація. Регулювання експресії генів надає клітині контроль за кількістю та структурою синтезованих біополімерів і є основою диференціації клітин, морфогенезу і адаптації організму до умов навколишнього середовища. Регулювання експресії генів також може приводити до еволюційних змін.

Процес експресії генів відбувається в організмах усіх живих істот: еукаріотів (у тому числі в багатоклітинних організмах), прокаріотів (у бактерій і археїв), а також вірусів — для створення макромолекулярних основ для їх життєдіяльності. Деякі процеси, які відбуваються під час експресії генів можуть модулюватися певними чинниками, наприклад транскрипція, сплайсинг РНК, трансляція і посттрансляційна модифікація білка.

Експресія генів забезпечує підтримання структури та функції клітини, що є основою для диференціації клітин, морфогенезу, а також універсальної адаптованості будь-якого організму до умов існування. Регуляція генів може також служити в якості субстрату для еволюційних змін, оскільки контроль за часом, місцем і інтенсивністю експресії генів може мати величезний вплив на функції (дію) генів у клітині або у багатоклітинному організмі.

У генетиці, вплив експресії генів розглядається на фундаментальному рівні, адже під час цього процесу під дією генотипу формується фенотип. Генетичний код зберігається у ДНК у вигляді нуклеотидної послідовності «яка інтерпретується» під час експресії генів, а властивості продуктів експресії генів призводить до формування фенотипу організму.

Експресивність та пенетрантність ознак[ред.ред. код]

Експресивність (від лат. expressio — вираження) — вираженість (у %) фенотипічного прояву генетичної ознаки у відношенні до усіх особин популяції з даним генотипом. Пенетрантність (від лат. penetratio — занурення) — частина особин (у %), у яких у фенотипі проявилась генетична ознака (навіть в найменшій мірі) серед усіх особин популяції з даним генотипом.

Деякі гени у тварин, рослин і мікроорганізмів характеризуються відносно постійною експресивністю, тобто виявляються приблизно однаково у всіх особин відповідного генотипу. Наприклад, у всіх рослин пшениці, гомозиготних за геном, що обумовлює відсутність вістів, розвиваються безості колоси. Інші ж гени відрізняються експресивністю, що змінюється. У кроликів і деяких інших тварин відомий рецесивний ген гімалайського («горностаєвого») забарвлення, що обумовлює своєрідну плямистість хутра (на білому або світлому фоні кінчики лап, вух, морди і хвоста мають чорне забарвлення). Проте таке забарвлення розвивається лише за вирощування молодняка гімалайської породи при помірних температурах. За підвищеної температури все хутро в кролів того ж гімалайського генотипу виявляється білим, а при зниженій — чорним. Цей приклад вказує на те, що на експресивність генів впливають чинники зовнішнього середовища, в даному випадку температури. За однакових умов зовнішнього середовища експресивність гена може варіювати залежно від генотипного середовища, тобто від того, у поєднанні з якими іншими генами даний ген входить до складу генотипу. На роль генів-модифікаторів у варіації експресивності вказує можливість, що у ряді випадків стабілізує штучний відбір спадкових ознак в фенотипі. Експресивність і пенетрантність — основні взаємозв'язані показники фенотипічної мінливості проявів генів, широко вживані у феногенетиці, медичній генетиці, селекції тварин, рослин і мікроорганізмів.

Посилання[ред.ред. код]