Πώς εκφράζονται τα κύτταρα – Biomedical Beat Blog – Εθνικό Ινστιτούτο Γενικών Ιατρικών Επιστημών

Όταν συναντάς τη λέξη έκφραση, μπορεί να σκεφτείτε ένα χαμόγελο, έναν μορφασμό ή ένα άλλο βλέμμα στο πρόσωπο κάποιου. Αλλά όταν οι βιολόγοι μιλούν για έκφραση, συνήθως εννοούν τη διαδικασία της γονιδιακή έκφραση—όταν οι πληροφορίες σε α γονίδιο κατευθύνει πρωτεϊνική σύνθεση. Πρωτεΐνες είναι απαραίτητα για σχεδόν κάθε διαδικασία στο ανθρώπινο σώμα.

Πώς να φτιάξετε μια πρωτεΐνη

Η γονιδιακή έκφραση έχει δύο βασικά βήματα: μεταγραφή και μετάφραση. Σε μεταγραφή, RNA πολυμεράση χωρίζει ένα τμήμα δίκλωνων DNA για πρόσβαση σε ένα γονίδιο. Στη συνέχεια αντιγράφει τις πληροφορίες από το γονίδιο για να δημιουργήσει αγγελιοφόρο RNA (mRNA) από δομικά στοιχεία που ονομάζονται νουκλεοτίδια.

Στη μετάφραση, το mRNA που δημιουργείται κατά τη μεταγραφή περνά μέσα από μια κυτταρική «μηχανή» που ονομάζεται α ριβόσωμα. Το ριβόσωμα διαβάζει την αλληλουχία των νουκλεοτιδίων για να δημιουργήσει μια πρωτεΐνη αμινοξέα.

Ρύθμιση γονιδιακής έκφρασης

Ένα ανθρώπινο κύτταρο εκφράζει μόνο ένα κλάσμα των γονιδίων του σε κάθε δεδομένη στιγμή. Ένας λόγος είναι ότι σχεδόν κάθε κύτταρο στο σώμα ενός ατόμου περιέχει ολόκληρο γονιδίωμα, το οποίο έχει οδηγίες για την κατασκευή του πλήρους καταλόγου πρωτεϊνών που χρειάζεται ο οργανισμός τους. Και δεδομένου ότι κάθε τύπος κυττάρου χρειάζεται μόνο μερικές από αυτές τις πρωτεΐνες, δεν σπαταλούν ενέργεια δημιουργώντας πρωτεΐνες που δεν είναι χρήσιμες για τη συγκεκριμένη λειτουργία τους. Για παράδειγμα, μόνο τα ερυθρά αιμοσφαίρια παράγουν αιμοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη που μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες στο υπόλοιπο σώμα.

Τα κύτταρα έχουν αρκετές πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Μεταλλάξεις ή η υποέκφραση αυτών των πρωτεϊνών μπορεί να οδηγήσει σε αρκετές σπάνιες ασθένειες, μεταξύ των οποίων σύνδρομο CHOPS, Σύνδρομο Coffin-Sirisκαι Σύνδρομο Rubinstein-Taybi.

Τα κύτταρα αλλάζουν τη γονιδιακή τους έκφραση ανάλογα με τις περιστάσεις επίσης. Για παράδειγμα, ένα κύτταρο μπορεί να ενεργοποιήσει την έκφραση ενός συγκεκριμένου γονιδίου τη νύχτα και να απενεργοποιήσει την ημέρα. Τα κύτταρα μπορούν επίσης να μειώσουν ή να αυξήσουν την ποσότητα μιας πρωτεΐνης που παράγεται με βάση τις τρέχουσες ανάγκες και τις λειτουργίες τους. Με αυτόν τον τρόπο, η γονιδιακή έκφραση και η έκφραση του προσώπου δεν είναι τόσο διαφορετικές: Και οι δύο μετατοπίζονται συνεχώς. Ενώ οι αλλαγές στην έκφραση του προσώπου μπορεί να είναι σημαντικά κοινωνικά σήματα, οι αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή και την υγεία.