Экспрессия: что это такое, как проявляется, плюсы и минусы

Экспрессия: что это такое, как проявляется, плюсы и минусы Женщине

Вербальная (речевая) экспрессия

Не только движения, но и речь человека буквально пропитана эмоциями. В любом языке существует множество слов для передачи чувств и настроений, причем это разные части речи – существительные, глаголы, прилагательные, наречия и т. д.

  • гнев – сердитый – гневаться;
  • радость – радоваться – радостный – радостно;
  • возлюбленный – любовь – любить;
  • презирать – презренный – презрение и т. д.

А если к словам добавить традиционные в русском языке приставки и суффиксы, то становится ясно, что с помощью только вербальных средств можно выразить разнообразные оттенки и нюансы эмоциональных состояний. Это успешно используют талантливые писатели, заставляя читателей переживать и радоваться, смеяться и плакать, возмущаться или скучать.

Настроения и чувства можно передать и с помощью слов, не относящихся к эмоциональной лексике. В русском языке для этого нужно только использовать соответствующие суффиксы и приставки. Например:

  • рука – рученька – ручонка – ручища;
  • тихо – тихонько – тихонечко;
  • кот – котик – котище – котяра;
  • большой – большенький – большущий – большученный и т. д.

А можно так построить фразу, что экспрессия в ней будет выражена с помощью сочетания слов. Например: «Эх, какой же грандиозный писатель» или «Это не человек, а ураган какой-то!»

Экспрессия речи проявляется в усилении ее эмоциональности, и лексика – это лишь одно из средств. Не менее важную роль играют экстра- и паралингвистика. Паралингвистика – это интонационные особенности нашего голоса, его тембр и громкость. С помощью интонации мы можем передавать разнообразные чувства и настроения, и нередко ее экспрессия значит даже больше, чем содержание самого речевого высказывания.

Одной только интонации без слов достаточно для выражения эмоций, поэтому мы можем понять чувства иностранца. Экспрессивность интонации используется в музыке, которая, по сути, ее копирует.

Громкость и тембр речи тоже связаны с эмоциями:

  • слишком громкий голос свидетельствует о повышенном эмоциональном возбуждении;
  • тихий – о низком эмоциональном тонусе;
  • дрожащий – о страхе или неуверенности;
  • визгливый – о раздражении и злости;
  • мягкий, бархатный о положительном настрое на собеседника;
  • хриплый – смесь возбуждения и тревоги.

Экстралингвистика – это паузы и различные звуки, которые сопровождают речь. Главная функция экстралингвистики – экспрессивная, она передает эмоции в чистом виде, и к ней относятся различные многозначные паузы, ахи, охи, вздохи, плач, смех и т. д.

Значение

  1. книжн.выразительность, сила выражения, проявления (чувств, переживаний и т. п.) ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).
  2. биол. (о генах) преобразование наследственной информации от гена в функциональный продукт — РНК или белок ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).

Количественное определение мрнк

Уровни мРНК можно количественно измерить с помощью нозерн-блоттинга , который предоставляет информацию о размере и последовательности молекул мРНК. Образец РНК отделяют на агарозном геле и гибридизуют с радиоактивно меченным РНК-зондом, который комплементарен целевой последовательности.

Затем радиоактивно меченную РНК выявляют авторадиографом . Поскольку использование радиоактивных реагентов делает процедуру трудоемкой и потенциально опасной, были разработаны альтернативные методы маркировки и обнаружения, такие как химический состав дигоксигенина и биотина.

Предполагаемые недостатки Нозерн-блоттинга заключаются в том, что требуются большие количества РНК и что количественное определение может быть не совсем точным, поскольку оно включает измерение силы полосы на изображении геля. С другой стороны, дополнительная информация о размере мРНК из Нозерн-блоттинга позволяет различать транскрипты с попеременным сплайсингом.

Другой подход к измерению количества мРНК — это RT-qPCR. В этом методе обратной транскрипции следуют количественной ПЦР . Обратная транскрипция сначала генерирует матрицу ДНК из мРНК; эта одноцепочечная матрица называется кДНК .

Затем матрицу кДНК амплифицируют на этапе количественного анализа, во время которого флуоресценция, испускаемая мечеными зондами гибридизации или интеркалирующими красителями, изменяется по мере продвижения процесса амплификации ДНК .

С помощью тщательно построенной стандартной кривой кПЦР может произвести абсолютное измерение количества копий исходной мРНК, обычно в единицах копий на нанолитр гомогенизированной ткани или копий на клетку. КПЦР очень чувствительна (теоретически возможно обнаружение одной молекулы мРНК), но может быть дорогостоящей в зависимости от типа используемого репортера; флуоресцентно меченые олигонуклеотидные зонды дороже, чем неспецифические интеркалирующие флуоресцентные красители.

Для выражения профилирования или высокой пропускной способности анализа многих генов в образце, количественной ПЦР может быть осуществлена в течение сотен генов одновременно в случае массивов с низкой плотностью. Второй подход — это микрочип гибридизации .

Один массив или «чип» может содержать зонды для определения уровней транскрипта для каждого известного гена в геноме одного или нескольких организмов. В качестве альтернативы, «тегов» на основе технологии , такие как последовательный анализ экспрессии генов (SAGE)

и РНК-Seq , которые могут обеспечить относительную меру клеточной концентрации различных мРНК, могут быть использованы. Преимуществом методов на основе тегов является «открытая архитектура», позволяющая точно измерить любой транскрипт с известной или неизвестной последовательностью.

Секвенирование следующего поколения (NGS), такое как RNA-Seq, — это еще один подход, позволяющий получить огромное количество данных о последовательностях, которые можно сопоставить с эталонным геномом. Хотя NGS является сравнительно трудоемким, дорогостоящим и ресурсоемким, он может идентифицировать однонуклеотидные полиморфизмы , варианты сплайсинга и новые гены, а также может использоваться для профилирования экспрессии в организмах, для которых имеется мало информации о последовательности или ее нет. .

Локализация

Визуализация мРНК горбуна у эмбриона дрозофилы.

Гибридизация in situ

эмбрионов дрозофилы

на разных стадиях развития для мРНК, ответственной за экспрессию

горбунов . Высокая интенсивность синего цвета отмечает места с высоким количеством мРНК горбуна.

Анализ выражения не ограничивается количественной оценкой; локализация также может быть определена. мРНК может быть обнаружена с помощью соответствующим образом меченой комплементарной цепи мРНК, а белок может быть обнаружен с помощью меченых антител. Затем исследуемый образец исследуют под микроскопом, чтобы определить, где находится мРНК или белок.

Ленточная диаграмма зеленого флуоресцентного белка, напоминающая бочкообразную структуру.

Трехмерная структура

зеленого флуоресцентного белка

. Остатки в центре «бочки» ответственны за производство зеленого света после воздействия синего света с более высокой энергией. Из

PDB : 1EMA

.

Путем замены гена новой версией, слитой с зеленым флуоресцентным белком (или подобным) маркером, экспрессия может быть непосредственно определена количественно в живых клетках. Это делается с помощью визуализации с помощью флуоресцентного микроскопа .

Очень сложно клонировать слитый с GFP белок в его естественное место в геноме, не влияя на уровни экспрессии, поэтому этот метод часто нельзя использовать для измерения экспрессии эндогенного гена. Однако он широко используется для измерения экспрессии гена, искусственно введенного в клетку, например, с помощью вектора экспрессии .

Иммуноферментный анализ работает с использованием антител , иммобилизованные на микротитрационный планшет , чтобы захватить интерес белки из образцов , добавленных в скважину. Использование антитела обнаружения , конъюгированного с ферментом или флуорофором количество связанного белка может быть точно измерена с помощью флуорометрического или колориметрического обнаружения.

Метилирование и деметилирование днк в регуляции транскрипции

Экспрессия: что это такое, как проявляется, плюсы и минусы

Метилирование ДНК — это добавление

метильной

группы к ДНК, происходящее в

цитозине

. На изображении показано основание с одним кольцом цитозина и метильная группа, добавленные к 5-му атому углерода. У млекопитающих метилирование ДНК происходит почти исключительно в цитозине, за которым следует

гуанин

.

Метилирование ДНК является широко распространенным механизмом эпигенетического влияния на экспрессию генов, наблюдается у бактерий и эукариот и играет роль в наследуемом подавлении транскрипции и регуляции транскрипции.

Чаще всего метилирование происходит по цитозину (см. Рисунок). Метилирование цитозина в основном происходит в динуклеотидных последовательностях, где за цитозином следует гуанин, сайт CpG . Количество сайтов CpG в геноме человека составляет около 28 миллионов. В зависимости от типа клетки около 70% сайтов CpG имеют метилированный цитозин.

Метилирование цитозина в ДНК играет важную роль в регуляции экспрессии генов. Метилирование CpG в промоторной области гена обычно подавляет транскрипцию гена, в то время как метилирование CpG в теле гена увеличивает экспрессию. Ферменты TET играют центральную роль в деметилировании метилированных цитозинов. Деметилирование CpG в промоторе гена за счет активности фермента TET увеличивает транскрипцию гена.

Как быть Леди:  Почему важно уметь прощать. Доктор Мясников

Мимика

Выражение лица – это первое, что мы замечаем, встречаясь с человеком. Особенно привлекают внимание глаза. Экспериментально было установлено, что даже рассматривая портрет человека на картине, зритель постоянно обращается взглядом к его глазам.

С помощью выражения глаз – изменения их формы, размера зрачка, движений, свечения радужки – человек может передавать самые разные чувства. Так, Л. Н. Толстой в своих произведениях описал 85 разных выражений глаз. Взгляд может быть огненный, пылающий и холодный, ледяной, в нем может сверкать ненависть и отвага или застыть презрение, он способен светиться любовью или потухнуть от горя.

Экспрессия человеческих глаз имеет потрясающую силу, недаром же зрительный контакт считается самым мощным средством эмоционального воздействия. Поэтому прямой взгляд в глаза в древности считался угрозой, да и сейчас нередко расценивается как демонстрация человеком своего превосходства.

Второе по значимости место среди мимических средств занимает улыбка. И если мы снова обратимся к творчеству Л. Н. Толстого, то в его произведениях сможем найти описание 97 оттенков улыбки. Это экспрессивное движение настолько важно в общении, что существуют специальные тренинги, где людей учат правильно улыбаться.

Всего на лице человека находится 57 мимических мышц, движения которых могут выражать неисчислимое количество разнообразных чувств и настроений. Кстати, в улыбке могут быть задействованы 53 мышцы из этих 57. Поэтому научиться красивой, искренней улыбке совсем непросто. Для того чтобы с ее помощью передать радость от общения с собеседником, нужно эту радость действительно испытывать.

Обработка мрнк

В то время как транскрипция генов, кодирующих прокариотические белки, создает информационную РНК (мРНК), готовую для трансляции в белок, транскрипция эукариотических генов оставляет первичный транскрипт РНК ( пре-РНК ), который сначала должен пройти ряд модификаций, чтобы стать зрелая РНК.

Типы и шаги, участвующие в процессах созревания, различаются между кодирующими и некодирующими преРНК; т.е. даже несмотря на то, что молекулы преРНК как для мРНК, так и для тРНК подвергаются сплайсингу, этапы и задействованные механизмы различны. Процессинг некодирующей РНК описан ниже (созревание некодирующей РНК).

Обработка premRNA включают в себя 5 ‘ укупорки , который установлен ферментативных реакций , которые добавляют 7-метилгуанозин (м 7 г) к 5’ — концу premRNA и таким образом защищают РНК от деградации под действием экзонуклеазы .

Другая модификация — это 3′- расщепление и полиаденилирование . Они возникают, если сигнальная последовательность полиаденилирования (5′-AAUAAA-3 ‘) присутствует в пре-мРНК, которая обычно находится между последовательностью, кодирующей белок, и терминатором.

Пре-мРНК сначала расщепляется, а затем добавляется серия из ~ 200 аденинов (A) для образования поли (A) хвоста, который защищает РНК от деградации. Поли (A) хвост связан множеством поли (A)-связывающих белков (PABP), необходимых для экспорта мРНК и повторной инициации трансляции.

Пре-мРНК сплайсируется с образованием зрелой мРНК.

Иллюстрация экзонов и интронов в пре-мРНК и формирование зрелой мРНК путем сплайсинга. UTR (зеленые) — это некодирующие части экзонов на концах мРНК.

Очень важной модификацией пре-мРНК эукариот является сплайсинг РНК . Большинство эукариотических пре-мРНК состоят из чередующихся сегментов, называемых экзонами и интронами . В процессе сплайсинга, РНК-белок каталитического комплекс известно как сплайсосома катализирует две реакции переэтерификации, которые удаляют интрон и выпустить его в виде структуры Lariat, а затем сращивать соседние экзоны вместе.

В некоторых случаях некоторые интроны или экзоны могут быть либо удалены, либо сохранены в зрелой мРНК. Этот так называемый альтернативный сплайсинг создает серию различных транскриптов, происходящих из одного гена. Поскольку эти транскрипты потенциально могут транслироваться в различные белки, сплайсинг увеличивает сложность экспрессии эукариотических генов и размер протеома вида .

Обширный процессинг РНК может быть эволюционным преимуществом, которое стало возможным благодаря ядру эукариот. У прокариот транскрипция и трансляция происходят вместе, в то время как у эукариот ядерная мембрана разделяет эти два процесса, давая время для процессинга РНК.

Перевод

Для некоторых РНК (некодирующих РНК) зрелая РНК является конечным продуктом гена. В случае информационной РНК (мРНК) РНК является носителем информации, кодирующим синтез одного или нескольких белков. мРНК, несущая единственную последовательность белка (обычная для эукариот), является моноцистронной, в то время как мРНК, несущая несколько белковых последовательностей (обычная для прокариот), известна как полицистронная .

Рибосома переводит информационную РНК в цепь аминокислот (белок).

Во время трансляции тРНК, заряженная аминокислотой, входит в рибосому и выравнивается с правильным триплетом мРНК. Затем рибосома добавляет аминокислоту к растущей белковой цепи.

Каждая мРНК состоит из трех частей: 5′-нетранслируемой области (5’UTR), кодирующей белок области или открытой рамки считывания (ORF) и 3′-нетранслируемой области (3’UTR). Кодирующая область несет информацию о синтезе белка, кодируемую генетическим кодом с образованием триплетов.

Каждый триплет нуклеотидов кодирующей области называется кодоном и соответствует сайту связывания, комплементарному триплету антикодона в транспортной РНК. Трансферные РНК с одинаковой антикодоновой последовательностью всегда несут идентичный тип аминокислоты .

Затем аминокислоты соединяются рибосомой в соответствии с порядком триплетов в кодирующей области. Рибосома помогает переносить РНК для связывания с информационной РНК и берет аминокислоту из каждой переносящей РНК и делает из нее бесструктурный белок. Каждая молекула мРНК транслируется во множество белковых молекул, в среднем ~ 2800 у млекопитающих.

У прокариот трансляция обычно происходит в момент транскрипции (котранскрипционно), часто с использованием информационной РНК, которая все еще находится в процессе создания. У эукариот трансляция может происходить в различных областях клетки в зависимости от того, где должен находиться записываемый белок.

Основные местоположения — это цитоплазма для растворимых цитоплазматических белков и мембрана эндоплазматического ретикулума для белков, которые предназначены для экспорта из клетки или встраивания в клеточную мембрану .

Белки, которые, как предполагается, экспрессируются в эндоплазматическом ретикулуме, распознаются частично в процессе трансляции. Это регулируется частицей распознавания сигнала — белком, который связывается с рибосомой и направляет ее в эндоплазматический ретикулум, когда он находит сигнальный пептид на растущей (формирующейся) аминокислотной цепи.

Переводческое регулирование

Химическая структура молекулы неомицина.

Неомицин

является примером небольшой молекулы, которая снижает экспрессию всех генов белка, что неизбежно приводит к гибели клеток; таким образом, он действует как

антибиотик

.

Прямая регуляция трансляции менее распространена, чем контроль транскрипции или стабильности мРНК, но иногда используется. Ингибирование трансляции белков является основной мишенью для токсинов и антибиотиков , поэтому они могут убить клетку, подавляя ее нормальный контроль экспрессии генов. Ингибиторы синтеза белка включают антибиотик неомицин и токсин рицин .

Причины возникновения экспрессии

К проявлению экспрессии склонен каждый житель нашей планеты. Однако, проявляется она по-разному — одни люди могут крайне эмоционально относится даже к мелочам, а другие способны сохранять абсолютное спокойствие даже в критических ситуациях. Ученые называют целый ряд факторов, которые влияют на подобные отличия в поведении разных людей. Среди данных факторов выделяют:

  • Наследственность. Генетическая предрасположенность прямо влияет на формирование темперамента и функционирование нервной системы. А потому, у активных людей чаще всего активные дети, в противоположность им у спокойных родителей дети также отличаются спокойствием и выдержкой.
  • Анатомия. Анатомические особенности человека непосредственно влияют на формирование и дальнейшее функционирование лимбической системы, участка мозга, ответственного за эмоциональное восприятие индивидом окружающего мира. Стимулирование данного участка провоцирует экспрессию и параллельный ей рост двигательной активности, в периоды депрессий эта зона мозга перестает играть доминирующую роль, в результате уровень выделяемого в кровь серотонина падает, что приводит к подавленному настроению.
  • Социальные факторы. Эти факторы обуславливаются условиями воспитания, образованием, занятиями и кругом общения личности, из-за чего они оказывают немалое влияние на выражение экспрессии.
  • Национальные (исторические) факторы. Известно, что на экспрессивность поведения нередко влияет этническая принадлежность индивида. Например, для южных народов характерно экспрессивное поведение с активной жестикуляцией и мимикой, в то время как северные народы отличает спокойствие, сдержанность, а иногда — и некоторая медлительность.

Профили рнк в википедии

Диаграмма экспрессии РНК.

Профиль экспрессии РНК транспортера GLUT4 (одного из основных транспортеров глюкозы в организме человека)

Подобные профили можно найти почти для всех белков, перечисленных в Википедии. Они созданы такими организациями, как Институт геномики исследовательского фонда Novartis и Европейский институт биоинформатики . Дополнительную информацию можно найти, выполнив поиск в их базах данных (для примера изображенного здесь транспортера GLUT4 см. Ссылку).

Эти профили показывают уровень экспрессии ДНК (и, следовательно, продуцируемой РНК) определенного белка в определенной ткани и имеют соответствующую цветовую кодировку на изображениях, расположенных в блоке для белков с правой стороны каждой страницы Википедии.

Как быть Леди:  Что такое совесть - определение и рассуждение

Регулирование экспрессии генов

Кот с вкраплениями оранжевого и черного меха.

Пятнистая окраска

черепаховой кошки

— результат разного уровня экспрессии генов

пигментации

в разных областях

кожи

.

Регуляция экспрессии гена — это контроль количества и времени появления функционального продукта гена. Контроль экспрессии жизненно важен для того, чтобы позволить клетке производить нужные ей генные продукты, когда они ей нужны; в свою очередь, это дает клеткам гибкость для адаптации к изменчивой среде, внешним сигналам, повреждениям клетки и другим стимулам.

Для описания типов генов используются многочисленные термины в зависимости от того, как они регулируются; это включает:

  • Конститутивный ген представляет собой ген , который транскрибируется непрерывно , в отличие от факультативного гена, который транскрибируется только тогда , когда это необходимо.
  • Гена домашнего хозяйства представляет собой ген , который необходим для поддержания основной клеточной функции и так , как правило , выражается во всех типах клеток организма. Примеры включают актин , GAPDH и убиквитин . Некоторые гены домашнего хозяйства транскрибируются с относительно постоянной скоростью, и эти гены можно использовать в качестве ориентира в экспериментах для измерения скорости экспрессии других генов.
  • Факультативный ген представляет собой ген только расшифрован при необходимости , в отличии от конститутивного гена.
  • Индуцируемый ген представляет собой ген, экспрессия которого является либо реагировать на изменения окружающей среды , или в зависимости от положения в клеточном цикле.

Можно модулировать любую стадию экспрессии гена, от стадии транскрипции ДНК-РНК до посттрансляционной модификации белка. Стабильность конечного продукта гена, будь то РНК или белок, также влияет на уровень экспрессии гена — нестабильный продукт приводит к низкому уровню экспрессии.

Вот несколько простых примеров того, где важна экспрессия генов:

Регуляция транскрипции при раке

Большинство промоторов генов содержат островок CpG с многочисленными сайтами CpG . Когда многие из промоторных сайтов CpG гена метилированы, ген становится молчаливым. Колоректальный рак обычно имеет от 3 до 6 мутаций водителя и от 33 до 66 мутаций автостопщика или пассажира.

Однако подавление транскрипции может иметь большее значение, чем мутации, в развитии рака. Например, при колоректальном раке от 600 до 800 генов транскрипционно подавляются метилированием CpG-островков (см. Регуляцию транскрипции при раке ).

Репрессия транскрипции при раке также может происходить за счет других эпигенетических механизмов, таких как измененная экспрессия микроРНК . При раке груди репрессия транскрипции BRCA1 может происходить чаще за счет сверхэкспрессии микроРНК-182, чем за счет гиперметилирования промотора BRCA1 (см. Низкая экспрессия BRCA1 при раке груди и яичников ).

Система выражения

Экспрессия: что это такое, как проявляется, плюсы и минусы

Система индуцибельной shRNA Tet-ON

Система экспрессии — это система, специально разработанная для производства выбранного генного продукта. Обычно это белок, хотя также может быть РНК, такая как тРНК или рибозим . Система экспрессии состоит из гена, обычно кодируемого ДНК , и молекулярного аппарата, необходимого для транскрипции ДНК в мРНК и трансляции мРНК в белок с использованием предоставленных реагентов.

В самом широком смысле это включает в себя каждую живую клетку, но этот термин чаще используется для обозначения экспрессии как лабораторного инструмента. Поэтому экспрессионная система часто в некотором роде искусственна. Однако системы экспрессии — это естественный процесс.

Складной

Процесс сворачивания белка.

Белок до (слева) и после (справа) сворачивания

Каждый белок существует в виде развернутого полипептида или случайной спирали при трансляции из последовательности мРНК в линейную цепочку аминокислот . У этого полипептида отсутствует развитая трехмерная структура (левая часть соседнего рисунка).

Затем полипептид сворачивается в свою характерную и функциональную трехмерную структуру из случайной спирали . Аминокислоты взаимодействуют друг с другом, образуя четко определенную трехмерную структуру, свернутый белок (правая часть рисунка), известный как нативное состояние . Полученная трехмерная структура определяется аминокислотной последовательностью ( догма Анфинсена ).

Правильная трехмерная структура важна для функционирования, хотя некоторые части функциональных белков могут оставаться развернутыми . Неспособность свернуться в намеченную форму обычно приводит к образованию неактивных белков с различными свойствами, включая токсичные прионы .

Считается, что несколько нейродегенеративных и других заболеваний возникают в результате накопления неправильно свернутых белков. Многие аллергии вызваны сворачиванием белков, поскольку иммунная система не вырабатывает антитела для определенных белковых структур.

Ферменты, называемые шаперонами, помогают вновь сформированному белку достичь ( свернуться ) трехмерной структуры, необходимой для его функционирования. Точно так же шапероны РНК помогают РНК достичь своей функциональной формы. Содействие сворачиванию белков — одна из основных ролей эндоплазматического ретикулума у ​​эукариот.

Созревание некодирующей рнк

У большинства организмов некодирующие гены (нкРНК) транскрибируются как предшественники, которые подвергаются дальнейшей обработке. В случае рибосомных РНК (рРНК) они часто транскрибируются как пре-рРНК, которая содержит одну или несколько рРНК.

Пре-рРНК расщепляется и модифицируется (2′-O-метилирование и образование псевдоуридина ) в определенных сайтах примерно 150 различными видами РНК, ограниченными малым ядрышком, называемыми мяРНК. SnoRNA связываются с белками, образуя snoRNP.

В то время как snoRNA часть пары оснований с целевой РНК и, таким образом, позиционирует модификацию в определенном месте, часть белка выполняет каталитическую реакцию. У эукариот, в частности snoRNP, называемой РНКазой, MRP расщепляет пре-рРНК 45S на 28S, 5.8S и 18S рРНК. Факторы процессинга рРНК и РНК образуют большие агрегаты, называемые ядрышком .

В случае транспортной РНК (тРНК), например, 5′-последовательность удаляется РНКазой P , тогда как 3′-конец удаляется ферментом тРНКазы Z, а нетемплатный 3′-хвост CCA добавляется нуклеотидилтрансферазой. .

В случае микро РНК (miRNA) miRNA сначала транскрибируются как первичные транскрипты или pri-miRNA с кэпом и поли-A-хвостом и обрабатываются в короткие 70-нуклеотидные структуры стволовой петли, известные как pre-miRNA в ядре клетки. ферментами Дроша и Паша .

После экспорта он затем обрабатывается с образованием зрелых miRNA в цитоплазме путем взаимодействия с эндонуклеазой Dicer , которая также инициирует образование РНК-индуцированного комплекса сайленсинга (RISC) , состоящего из белка Argonaute .

Даже snRNAs и snoRNAs сами претерпевают серию модификаций, прежде чем они станут частью функционального комплекса RNP. Это делается либо в нуклеоплазме, либо в специализированных отделах, называемых тельцами Кахаля . Их основания метилированы или псевдоуридинилированы группой малых РНК, специфичных к тельцам Кахаля (scaRNAs) , которые структурно сходны с snoRNAs.

Транскрипционная регуляция

Экспрессия: что это такое, как проявляется, плюсы и минусы

Когда в прокариоте присутствует лактоза, она действует как индуктор и инактивирует репрессор, так что гены метаболизма лактозы могут быть расшифрованы.

Регуляцию транскрипции можно разделить на три основных пути воздействия; генетический (прямое взаимодействие контрольного фактора с геном), модулирующее взаимодействие контрольного фактора с аппаратом транскрипции и эпигенетический (непоследовательные изменения в структуре ДНК, влияющие на транскрипцию).

Ленточная диаграмма димера лямбда-репрессора, связанного с ДНК.

Лямбда — репрессор

фактор транскрипции (зеленый) связывается в виде димера в

большую бороздку

ДНК — мишени (красный и синий) и отключает инициацию транскрипции. Из

PDB : 1 ЛМБ

.

Прямое взаимодействие с ДНК — самый простой и самый прямой метод, с помощью которого белок изменяет уровни транскрипции. Гены часто имеют несколько сайтов связывания белков вокруг кодирующей области со специфической функцией регуляции транскрипции. Существует много классов регуляторных сайтов связывания ДНК, известных как энхансеры , инсуляторы и сайленсеры .

Активность факторов транскрипции дополнительно модулируется внутриклеточными сигналами, вызывающими посттрансляционную модификацию белка, включая фосфорилирование , ацетилирование или гликозилирование . Эти изменения влияют на способность фактора транскрипции прямо или косвенно связываться с промоторной ДНК, рекрутировать РНК-полимеразу или способствовать удлинению вновь синтезированной молекулы РНК.

Ядерная мембрана эукариот позволяет дополнительно регулировать факторы транскрипции за счет продолжительности их присутствия в ядре, которое регулируется обратимыми изменениями в их структуре и связыванием других белков. Экологические стимулы или эндокринные сигналы могут вызывать модификацию регуляторных белков, вызывая каскады внутриклеточных сигналов, которые приводят к регуляции экспрессии генов.

Совсем недавно стало очевидно, что существует значительное влияние эффектов, не специфичных для ДНК-последовательности, на транскрипцию. Эти эффекты называются эпигенетическими и включают структуру ДНК более высокого порядка, ДНК-связывающие белки, не связанные с последовательностью, и химическую модификацию ДНК. В целом эпигенетические эффекты изменяют доступность ДНК для белков и, таким образом, модулируют транскрипцию.

Мультяшное изображение структуры нуклеосомы.

У эукариот ДНК организована в виде

нуклеосом

. Обратите внимание, как ДНК (синий и зеленый) плотно обернута вокруг белкового ядра, состоящего из

октамера гистонов

(ленточные спирали), ограничивая доступ к ДНК. Из

PDB : 1KX5 .

У эукариот структура хроматина , контролируемая гистоновым кодом , регулирует доступ к ДНК со значительным влиянием на экспрессию генов в областях эухроматина и гетерохроматина .

Как быть Леди:  Паника. Что такое "Паника"? Понятие и определение термина "Паника" – Глоссарий | Онлайн журнал Psychologies

Транскрипционная регуляция в обучении и памяти

Экспрессия: что это такое, как проявляется, плюсы и минусы

Выявленные области человеческого мозга участвуют в формировании памяти.

У крыс условное кондиционирование страха (CFC) — болезненный процесс обучения. Всего один эпизод CFC может привести к воспоминаниям со страхом на всю жизнь. После эпизода CFC метилирование цитозина изменяется в промоторных областях примерно 9,17% всех генов в ДНК нейрона гиппокампа крысы.

В гиппокампе изначально хранятся новые воспоминания. После CFC около 500 генов увеличили транскрипцию (часто из-за деметилирования сайтов CpG в промоторной области) и около 1000 генов снизили транскрипцию (часто из-за вновь образованного 5-метилцитозина на сайтах CpG в промоторной области).

В частности, ген нейротрофического фактора головного мозга ( BDNF ) известен как «ген обучения». После CFC произошла повышенная регуляция экспрессии гена BDNF , связанная со снижением CpG-метилирования определенных внутренних промоторов гена, и это коррелировало с обучением.

Транскрипция

РНК-полимераза движется вдоль участка ДНК, оставляя после себя вновь синтезированную цепь РНК.

Процесс транскрипции осуществляется РНК-полимеразой (РНКП), которая использует ДНК (черный цвет) в качестве матрицы и производит РНК (синий цвет).

Производство РНК — копии из цепи ДНК называется транскрипцией , и осуществляется РНК полимераз , которые добавляют один рибо нуклеотид в то время , к растущей цепи РНК согласно комплементарности закону нуклеотидных оснований.

У прокариот транскрипция осуществляется одним типом РНК-полимеразы, которая должна связывать последовательность ДНК, называемую боксом Прибноу, с помощью белка сигма-фактора (σ-фактор), чтобы начать транскрипцию. У эукариот транскрипция осуществляется в ядре тремя типами РНК-полимераз, для каждой из которых требуется особая последовательность ДНК, называемая промотором, и набор ДНК-связывающих белков — факторов транскрипции — для запуска процесса (см.

Регуляцию транскрипции ниже). . РНК-полимераза I отвечает за транскрипцию генов рибосомной РНК (рРНК). РНК-полимераза II (Pol II) транскрибирует все гены, кодирующие белок, но также некоторые некодирующие РНК ( например , мяРНК, мяноРНК или длинные некодирующие РНК).

РНК — полимеразы III расшифровывает 5S рРНК, переноса РНК (тРНК) генов, а также некоторые малые некодирующие РНК ( например , 7SK ). Транскрипция заканчивается, когда полимераза встречает последовательность, называемую терминатором .

Три первичных нетранслируемых области и микрорнк

Три первичных нетранслируемых области (3’UTR) информационных РНК (мРНК) часто содержат регуляторные последовательности, которые посттранскрипционно влияют на экспрессию генов. Такие 3′-UTR часто содержат как сайты связывания для микроРНК (miRNA), так и для регуляторных белков.

Связываясь со специфическими сайтами в 3′-UTR, miRNA могут снижать экспрессию генов различных мРНК, либо ингибируя трансляцию, либо напрямую вызывая деградацию транскрипта. 3′-UTR также может иметь области сайленсера, которые связывают репрессорные белки, которые ингибируют экспрессию мРНК.

3′-UTR часто содержит элементы ответа микроРНК (MRE) . MRE — это последовательности, с которыми связываются миРНК. Это преобладающие мотивы в 3′-UTR. Среди всех регуляторных мотивов в 3′-UTR (например, включая области сайленсеров) MRE составляют около половины мотивов.

По состоянию на 2021 г. на веб-сайте miRBase , архиве последовательностей и аннотаций miRNA , было перечислено 28 645 записей о 233 биологических видах. Из них 1881 miRNA находились в аннотированных локусах miRNA человека.

Предполагалось, что miRNA содержат в среднем около четырехсот целевых мРНК (влияющих на экспрессию нескольких сотен генов). Friedman et al. подсчитали, что> 45 000 сайтов-мишеней miRNA в 3’UTR мРНК человека консервативны выше фоновых уровней, и более 60% генов, кодирующих белок человека, находились под селективным давлением для поддержания спаривания с miRNA.

Прямые эксперименты показывают, что одна миРНК может снизить стабильность сотен уникальных мРНК. Другие эксперименты показывают, что одна miRNA может подавлять продукцию сотен белков, но эта репрессия часто бывает относительно мягкой (менее чем в 2 раза).

Эффекты нарушения регуляции экспрессии генов miRNA, по-видимому, важны при раке. Например, при раке желудочно-кишечного тракта девять miRNA были идентифицированы как эпигенетически измененные и эффективные в подавлении регуляции ферментов репарации ДНК.

Эффекты дисрегуляции экспрессии генов miRNA также, по-видимому, важны при психоневрологических расстройствах, таких как шизофрения, биполярное расстройство, большая депрессия, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и расстройства аутистического спектра.

Экспрессивность как качество личности

Способность человека с помощью вербальных и невербальных средств передавать свои эмоциональные состояния называют экспрессивностью. В той или иной степени это качество присуще всем людям. Но некоторые личности настолько ярко и бурно демонстрируют свои чувства, что о них говорят как об экспрессивных натурах.

Уровень экспрессивности зависит не только и не столько от ситуации или состояния человека, сколько от его индивидуально-психологических особенностей. Они являются устойчивыми, часто носят врожденный характер и связаны с темпераментом. К таким свойствам личности, определяющим ее повышенную экспрессивность, относятся следующие:

Экспрессивность человека зависит также еще от нескольких факторов. Например, от пола и возраста. Женщины обычно более экспрессивны, чем мужчины, так как у них подвижнее нервная система. Дети эмоциональнее, чем взрослые, они легко возбуждаются и не привыкли скрывать свои чувства. Поэтому их экспрессия намного заметнее.

Интересно, что уровень экспрессивности зависит и от национальной принадлежности человека. Это связано как с психологическим фактором (национальным характером), так и с культурным – традициями и обычаями. Так, более экспрессивные народы живут на юге. Думаю, все представляют, как бурно жестикулируют и выражают свои эмоции испанцы, португальцы, итальянцы, жители Латинской Америки и кавказские народы.

Экспрессия не просто играет важную роль во взаимодействии людей, многие психологи считают ее ядром личности. Способность человека выражать свои эмоции и управлять процессом экспрессии сыграла важную роль в эволюции homo sapiens и в развитии цивилизации.

Энхансеры, факторы транскрипции, медиаторный комплекс и петли днк в транскрипции млекопитающих

Экспрессия: что это такое, как проявляется, плюсы и минусы

Регуляция транскрипции у млекопитающих

. Регуляторная область активного

энхансера

может взаимодействовать с

промоторной

областью своего

гена-

мишени за счет образования хромосомной петли. Это может инициировать синтез

информационной РНК

(мРНК) с помощью

РНК-полимеразы II

(РНКП II), связанной с промотором в сайте

начала транскрипции

гена. Петля стабилизируется одним архитектурным белком, прикрепленным к энхансеру, а другим — к промотору, и эти белки соединяются вместе, образуя димер (красные зигзаги). Специфические регуляторные

факторы транскрипции

связываются с мотивами последовательности ДНК на энхансере. С промотором связываются общие факторы транскрипции. Когда фактор транскрипции активируется сигналом (здесь обозначено как

фосфорилирование,

показанное маленькой красной звездочкой на факторе транскрипции на энхансере), энхансер активируется и теперь может активировать свой целевой промотор. Активный энхансер транскрибируется на каждой цепи ДНК в противоположных направлениях связанными РНКП II. Медиатор (комплекс, состоящий примерно из 26 белков во взаимодействующей структуре) передает регуляторные сигналы от энхансерных ДНК-связанных факторов транскрипции к промотору.

Экспрессия генов у млекопитающих регулируется многими цис-регуляторными элементами , в том числе коровыми промоторами и промоторными проксимальными элементами , которые расположены рядом с сайтами начала транскрипции генов, выше ДНК (по направлению к 5′-области смысловой цепи ).

Другие важные цис-регуляторные модули локализованы в участках ДНК, удаленных от сайтов старта транскрипции. К ним относятся усилители , глушители , изоляторы и элементы привязи. Энхансеры и связанные с ними факторы транскрипции играют ведущую роль в регуляции экспрессии генов.

Энхансеры — это участки генома, которые регулируют гены. Энхансеры управляют программами экспрессии генов, специфичных для конкретного типа клеток, чаще всего путем обхода больших расстояний, чтобы оказаться в физической близости с промоторами своих генов-мишеней.

На рисунке показано, как энхансер замыкается, чтобы приблизиться к промотору целевого гена. Цикл стабилизируется димер белка разъема (например , димер CTCF или YY1 ). Один член димера прикреплен к своему мотиву связывания на энхансере, а другой член прикреплен к его мотиву связывания на промоторе (представлен красными зигзагами на иллюстрации).

Несколько факторов транскрипции, специфичных для клеточных функций (среди примерно 1600 факторов транскрипции в клетке человека), обычно связываются со специфическими мотивами на энхансере. Небольшая комбинация этих факторов транскрипции, связанных с энхансером, при приближении к промотору петлей ДНК, регулирует уровень транскрипции гена-мишени.

Энхансеры, когда они активны, обычно транскрибируются с обеих цепей ДНК с РНК-полимеразами, действующими в двух разных направлениях, производя две эРНК, как показано на рисунке. Неактивный энхансер может быть связан с неактивным фактором транскрипции.

Фосфорилирование фактора транскрипции может активировать его, и этот активированный фактор транскрипции может затем активировать энхансер, с которым он связан (см. Маленькую красную звездочку, представляющую фосфорилирование фактора транскрипции, связанного с энхансером, на иллюстрации).

Этимология

Происходит от лат. expressio «выдавливание, выжимание; выразительность», от гл. exprimere «выдавливать; выражать», далее из ex- «из-, от-» premere «давить, придавливать», из праиндоевр. *prem-/*pres- «бить»

Оцените статью
Ты Леди!
Добавить комментарий