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Obiettivi didattici associati a Winter_2021_Bis2A_Facciotti_Reading_24
- Data una via metabolica, proporre e giustificare potenziali molecole (come regolatori positivi/negativi, fattori di trascrizione, ecc.) per regolare i passaggi chiave della via.
- Dati alcuni vincoli specifici su un circuito di regolazione, prevedere il comportamento del circuito sotto la possibile influenza di perturbazioni ambientali o genetiche (cambiamenti).
- Essere in grado di classificare i diversi livelli di regolazione discussi a lezione in base all'efficienza energetica per la cella e creare dichiarazioni che illustrino la logica utilizzata nelle classifiche.
- Utilizzando una rete regolatoria, interpretare accuratamente le relazioni tra geni/proteine nella rete e prevedere potenziali bersagli di regolazione da parte di vari prodotti nel percorso.
Esempi di regolazione genica batterica
Questa sezione descrive due esempi di regolazione trascrizionale nei batteri. Prestate attenzione in classe, nelle discussioni e nelle guide di studio per estensioni di queste idee e usatele per spiegare i meccanismi regolatori usati per regolare altri geni.
Esempi di regolazione genica in E. coli
Il ruolo del promotore
Il primo livello di controllo dell'espressione genica è presso il promotore stesso. Alcuni promotori reclutano l'RNA polimerasi e trasformano gli eventi di legame DNA-proteina in trascritti in modo più efficiente rispetto ad altri promotori. Questa proprietà intrinseca di un promotore, è la capacità di produrre trascrizione a una velocità particolare,
Connessione universitaria UC Davis:
Un gruppo di studenti della UC Davis interessati alla biologia sintetica ha usato questa idea per creare il sintetico
Esempio #1: Trp Operone
Logica per la regolazione della biosintesi del triptofano
E. coli, come tutti gli organismi, ha bisogno di sintetizzare o consumare aminoacidi per sopravvivere. L'aminoacido triptofano è uno di questi amminoacidi. e. coli può importare il triptofano dall'ambiente (mangiando ciò che può raccogliere dal mondo circostante) o sintetizzare il triptofano de novo utilizzando enzimi codificati da cinque geni. Questi cinque geni
Organizzazione del trp operone
I cinque geni che codificano per gli enzimi di biosintesi del triptofano
sequenzialmente sul cromosoma e sono sotto il controllo di un singolo promotore, ovvero la selezione naturale
in un operone. Appena prima che la regione di codifica sia il sito di inizio della trascrizione. Questa è, come suggerisce il nome, la posizione in cui la RNA polimerasi inizia una nuova trascrizione. La sequenza del promotore è più a monte del sito di inizio della trascrizione.
Una sequenza di DNA chiamata "operatore"
tra il promotore e il primo
Qualche dettaglio in più sui siti di legame TF
Va notato che l'uso del termine "operatore" è limitato a pochi sistemi regolatori e si riferisce quasi sempre al sito di legame per un fattore di trascrizione ad azione negativa. Concettualmente ciò che devi ricordare è che ci sono siti sul DNA che interagiscono con le proteine regolatrici, consentendo loro di svolgere la loro funzione appropriata (ad esempio reprimere o attivare la trascrizione). Questo tema si ripeterà universalmente in tutta la biologia sia che il termine "operatore"
.
Sebbene gli esempi specifici che verranno mostrati rappresentino i siti di legame TF nelle loro posizioni note, queste posizioni non sono universali per tutti i sistemi. I siti di legame del fattore di trascrizione possono variare nella posizione rispetto al promotore. Ci sono alcuni modelli (ad esempio i regolatori positivi sono spesso a monte del promotore e i regolatori negativi si legano a valle), ma queste generalizzazioni non sono vere per tutti i casi. Ancora una volta, la cosa fondamentale da ricordare è che i fattori di trascrizione (sia positivi che negativi) hanno siti di legame con i quali interagiscono per aiutare a regolare l'inizio della trascrizione da parte dell'RNA polimerasi.
I cinque geni che hanno richiesto di sintetizzare il triptofano nel gruppo di E. coli uno accanto all'altro nel
Attribuzione:
Regolamento del trp operone
Quando il triptofano è presente nella cellula: due molecole di triptofano si legano al
e tradotto, e triptofano
.
Poiché il fattore di trascrizione si lega attivamente all'operatore per mantenere i geni spenti, il
a
" e le proteine che si legano all'operatore al silenzio trp espressione sono regolatori negativi.
Possibile discussione NB 
Punto
Supponiamo che la natura abbia adottato un approccio diverso alla regolazione dell'operone trp. Proporre un metodo per regolare l'espressione del
Link esterno
Guarda questo video per saperne di più su
Esempio #2: Il lacca operone
Razionale per studiare il lacca operone
In questo esempio, esaminiamo la regolazione dei geni che codificano per proteine il cui ruolo fisiologico è quello di importare e assimilare il disaccaride lattosio, il lacca operone. La storia della regolamentazione lacca l'operone è un esempio comune utilizzato in molte lezioni introduttive di biologia per illustrare i principi di base della regolazione genica inducibile. Descriviamo questo esempio per secondo perché è, a nostro avviso, più complicato dell'esempio precedente che coinvolge l'attività di un singolo fattore di trascrizione che agisce negativamente.
regolamento del lacca l'operone è un meraviglioso esempio di come l'attività coordinata di regolatori sia positivi che negativi attorno allo stesso promotore può integrare più fonti diverse di informazioni cellulari per regolare l'espressione dei geni.
Durante questo esempio, tieni presente l'ultimo punto. Per molti istruttori Bis2a è più importante che tu impari il lacca operone storia e principi guida di quanto non sia per te memorizzare la tabella logica presentata di seguito. Quando questo è il caso, l'istruttore di solito ti avvisa. Questi istruttori spesso NON includono deliberatamente domande d'esame sul lacca operone. Piuttosto, ti metteranno alla prova se hai compreso i principi fondamentali alla base dei meccanismi regolatori che studi usando l'esempio dell'operone lac. Se non è chiaro cosa vuole l'istruttore, chiedi.
L'utilizzo del lattosio
Il lattosio è un disaccaride composto dagli esosi glucosio e galattosio. Incontriamo comunemente il lattosio nel latte e in alcuni prodotti lattiero-caseari. Come si può immaginare, il disaccaride può essere un alimento importante per i microbi che possono utilizzare i suoi due esosi. coli può utilizzare più zuccheri diversi come fonti di energia e carbonio, tra cui
e il lacca operone è una struttura che codifica i geni necessari per
e processare il lattosio dall'ambiente locale. coli, tuttavia, non incontra frequentemente il lattosio, e quindi i geni della lacca l'operone deve tipicamente
(cioè "spento") quando il lattosio è assente. Guidare la trascrizione di questi geni quando il lattosio è assente sprecherebbe preziosa energia cellulare.
il lattosio è presente, avrebbe senso logico per i geni responsabili dell'utilizzo dello zucchero per
(cioè "acceso"). Finora, la storia è molto simile a quella dell'operone triptofano descritto sopra.
Tuttavia, c'è un problema. Esperimenti condotti in
di Jacob e Monod hanno dimostrato che E. coli preferisce utilizzare tutto il glucosio presente nell'ambiente prima di utilizzare il lattosio. Ciò significa che il meccanismo utilizzato per decidere
per esprimere i geni di utilizzo del lattosio devono essere in grado di integrare due tipi di informazioni (1) la concentrazione di glucosio e (2) la concentrazione di lattosio. Mentre questo potrebbe teoricamente
in più modi, esamineremo come il lacca l'operone esegue ciò utilizzando più fattori di trascrizione.
I regolatori trascrizionali della lacca operone
Il lacca repressore - un sensore diretto di lattosio
Come notato, il lacca l'operone normalmente ha un output trascrizionale molto basso o nullo in assenza di lattosio. Ciò è dovuto a due fattori: (1) la forza del promotore costitutivo dell'operone è relativamente bassa e (2) la presenza costante della proteina repressore LacI influenza negativamente la trascrizione. Questa proteina si lega al sito dell'operatore vicino al promotore e impedisce alla RNA polimerasi di trascrivere il lacca geni dell'operone.
Proteina CAP - un sensore indiretto di glucosio
In E. coli, quando i livelli di glucosio scendono, la piccola molecola AMP ciclico (
è una molecola di segnalazione comune che
nel metabolismo del glucosio e dell'energia in molti organismi. Quando i livelli di glucosio diminuiscono nella cellula, le crescenti concentrazioni di
permettere a questo composto di legarsi al regolatore trascrizionale positivo chiamato proteina attivatore dei cataboliti (CAP) - indicato anche come CRP.
-Il complesso CAP ha molti siti in tutto il E. coli genoma e molti di questi siti
vicino ai promotori di molti operoni che controllano la lavorazione dei vari zuccheri.
Nel lacca operone, il
-CAP sito di legame
a monte del promotore. rilegatura di
-CAP al DNA aiuta a reclutare e mantenere l'RNA polimerasi al promotore. L'aumento dell'occupazione di RNA polimerasi al suo promotore
determina un aumento della produzione trascrizionale. Qui, la proteina CAP agisce come un regolatore positivo.
Si noti che il CAP-
complesso può, in altri operoni, agire anche come regolatore negativo a seconda di dove si trova il sito di legame per CAP-
complesso
rispetto al sito di legame della RNA polimerasi.
Mettere tutto insieme: indurre l'espressione del lac operon
Per il lacca operone a
Una visione più sfumata della funzione lac repressore
La descrizione della funzione del repressore lac descrive correttamente la logica del meccanismo di controllo utilizzato intorno al
La regione regolatoria dell'operone lac raffigurante il promotore, tre operatori lac e il sito di legame della CAP.
Attribuzione:
Il tetramero lac repressore (blu) raffigurava il legame di due operatori su un filamento di DNA ad anello (arancione).
Attribuzione:
Regolazione del gene eucariotico
Panoramica del regolamento
Come notato in precedenza, la regolamentazione è tutta una questione di processo decisionale. La regolazione genica, come argomento generale, si riferisce a
sull'espressione funzionale del materiale genetico. Che il prodotto finale sia una specie di RNA o una proteina, la produzione del prodotto finale espresso richiede processi che richiedono più passaggi. Abbiamo passato un po' di tempo a discutere alcuni di questi passaggi (cioè trascrizione e traduzione) e alcuni meccanismi che la natura utilizza per rilevare le informazioni cellulari e ambientali per regolare l'inizio della trascrizione.
Quando abbiamo discusso il concetto di promotori forti e deboli, abbiamo introdotto l'idea che anche la regolazione della quantità (numero di molecole) di un trascritto prodotto da un promotore in una certa unità di tempo potrebbe essere importante per la funzione. Questo non dovrebbe essere del tutto sorprendente. Per un gene che codifica per proteine, maggiore è il trascritto prodotto, maggiore è il potenziale per produrre più proteine. Questo potrebbe essere importante quando fare un sacco di un particolare enzima è la chiave per la sopravvivenza. In altri casi, la cellula ha bisogno solo di una piccola quantità di una specifica proteina e produrne troppa sarebbe uno spreco di risorse cellulari.
, la cellula può preferire bassi livelli di trascrizione. I promotori di diversi punti di forza possono soddisfare queste diverse esigenze. Per quanto riguarda il numero di trascrizione, abbiamo anche brevemente accennato al fatto che la sintesi non è l'unico modo per regolare l'abbondanza. Anche i processi di degradazione sono importanti da considerare.
In questa sezione, aggiungiamo a questi temi concentrandoci sui processi regolatori eucariotici. Nello specifico, esaminiamo - e talvolta riesaminiamo - i molteplici passaggi necessari per esprimere il materiale genetico negli organismi eucarioti in
regolamento. Vogliamo che tu non solo pensi ai processi, ma anche che riconosca che ogni fase del processo di espressione è anche un'opportunità per mettere a punto non solo l'abbondanza di una trascrizione o di una proteina, ma anche il suo stato funzionale, forma (o variante), e/o stabilità. Ciascuno di questi fattori aggiuntivi può anche essere di vitale importanza da considerare per influenzare l'abbondanza di varianti funzionali condizionalmente specifiche.
Differenze strutturali tra cellule batteriche ed eucariotiche che influenzano la regolazione genica
Il segno distintivo della cellula eucariotica è il nucleo, una doppia membrana che racchiude il materiale ereditario della cellula. Per inserire in modo efficiente il DNA dell'organismo nello spazio ristretto del nucleo, il DNA viene prima impacchettato e organizzato dalle proteine in una struttura chiamata cromatina. Questo confezionamento del materiale nucleare riduce l'accesso a parti specifiche della cromatina. Alcuni elementi del DNA sono così fitti che il meccanismo trascrizionale non può accedere a siti regolatori come i promotori. Ciò significa che uno dei primi siti di regolazione trascrizionale negli eucarioti deve essere l'accesso di controllo al DNA stesso. Le proteine della cromatina possono essere soggette a modificazione enzimatica che può influenzare se si legano strettamente (accesso trascrizionale limitato) o più debolmente (accesso trascrizionale maggiore) a un segmento di DNA
Questo processo di modifica - qualunque sia la direzione
primo - è reversibile. Pertanto, il DNA può
e reso disponibile quando il "tempo è giusto".
La regolazione dell'espressione genica negli eucarioti coinvolge anche
stessi meccanismi fondamentali aggiuntivi discussi nel modulo sulla regolazione batterica (cioè l'uso di promotori forti o deboli, fattori di trascrizione, terminatori, ecc.) ma il numero effettivo di proteine coinvolte è tipicamente molto maggiore negli eucarioti rispetto ai batteri o agli archei.
L'elaborazione enzimatica post-trascrizionale dell'RNA che avviene nel nucleo e l'esportazione del maturo
al citosol ci sono due ulteriori differenze tra la regolazione del gene batterico ed eucariotico. Considereremo questo livello di regolamentazione in maggior dettaglio di seguito.
Rappresentazione di alcune differenze chiave tra i processi di espressione genica batterica ed eucariotica. Nota in questo caso
Attribuzione:
Impacchettamento del DNA e marcatori epigenetici
Il DNA nelle cellule eucariotiche
Imballaggio del DNA
Il primo livello di organizzazione, o imballaggio, è l'avvolgimento dei filamenti di DNA intorno istone proteine. Gli istoni impacchettano e ordinano il DNA in unità strutturali chiamate nucleosomi, che può controllare l'accesso delle proteine a specifiche regioni del DNA. Al microscopio elettronico, questo avvolgimento del DNA attorno alle proteine istoniche per formare i nucleosomi sembra piccole perline su un filo. Queste perline (complessi nucleosomiali) possono muoversi lungo il filo (DNA) per alterare quali aree del DNA sono accessibili al macchinario trascrizionale. Mentre i nucleosomi possono muoversi per aprire la struttura cromosomica per esporre un segmento di DNA, lo fanno in modo molto controllato.
Il DNA si ripiega attorno alle proteine istoniche per creare (a) complessi nucleosomiali. Questi nucleosomi controllano l'accesso delle proteine al DNA sottostante. Se visto attraverso un microscopio elettronico (
Modifica dell'istone
Il modo in cui si muovono le proteine istoniche dipende dai segnali chimici presenti sia sulle proteine istoniche che sul DNA. Questi segnali chimici sono tag chimici aggiunti alle proteine istoniche e al DNA che dicono agli istoni se una regione cromosomica deve essere "aperta" o "chiusa". La figura seguente illustra le modifiche alle proteine istoniche e al DNA. Questi tag non sono permanenti, ma potrebbero
I nucleosomi possono scorrere lungo il DNA. Quando i nucleosomi
Possibile discussione NB Punto
Nella successiva fase di maturazione degli spermatozoi, gli istoni (contenenti un numero elevato di aminoacidi lisina) vengono sostituiti dalle protamine, che sono piccole proteine nucleari molto ricche di aminoacidi arginina. Si dice che questo processo sia essenziale per la condensazione della testa dello sperma e la stabilizzazione del DNA. Sulla base di queste informazioni, quali confronti puoi fare tra protamine e istoni? Perché è significativo il numero elevato di lisina e arginina negli istoni e nelle protamine? Per quali ragioni pensi che le protamine sostituiscano gli istoni nello sperma ma non in altre cellule?
Modifica del DNA
I cambiamenti epigenetici non comportano cambiamenti permanenti nella sequenza del DNA. I cambiamenti epigenetici alterano la struttura della cromatina (complesso proteina-DNA) per consentire o negare l'accesso ai geni trascritti. La modifica del DNA come la metilazione sui nucleotidi della citosina può reclutare proteine repressive che bloccano l'accesso della RNA polimerasi per trascrivere un
Fonte:
Regolazione dell'espressione genica attraverso il rimodellamento della cromatina
Link esterno
Guarda questo video che descrive come la regolazione epigenetica controlla l'espressione genica.
Struttura del gene eucariotico e elaborazione dell'RNA
Struttura del gene eucariotico
Molti geni eucariotici, in particolare quelli che codificano per prodotti proteici,
Le parti di un tipico gene eucariotico discontinuo. Attribuzione:
Parti di un gene eucariotico generico includono elementi familiari come un promotore e un terminatore. Tra questi due elementi, la regione che codifica tutti gli elementi del gene che hanno il potenziale per
(non hanno codoni di stop), come nei sistemi batterici,
il quadro di lettura aperto (ORF). Potenziatore e/o
gli elementi sono regioni del DNA che reclutano proteine regolatrici. Questi possono essere relativamente vicini al promotore, come nei sistemi batterici, o lontani migliaia di nucleotidi. Presenti anche in molti trascritti batterici, esistono anche regioni non tradotte 5' e 3' (UTR). Queste regioni del gene codificano per segmenti di
che, come suggeriscono i loro nomi,
e sedersi 5' e 3', rispettivamente, all'ORF. Gli UTR codificano tipicamente alcuni elementi regolatori critici per la regolazione della trascrizione o fasi dell'espressione genica che si verificano dopo la trascrizione.
Anche le specie di RNA risultanti dalla trascrizione di questi geni sono discontinue e devono quindi
prima di uscire dal nucleo per
o utilizzati nel citosol come RNA maturi. Nei sistemi eucariotici ciò include lo splicing dell'RNA, il capping 5', la scissione dell'estremità 3' e la poliadenilazione. Questa serie di passaggi è un processo molecolare complesso che deve avvenire all'interno dei confini chiusi del nucleo. Ognuno di questi passaggi offre l'opportunità di regolare l'abbondanza di trascrizioni esportate e le forme funzionali che assumeranno queste trascrizioni. Anche se questi sarebbero argomenti per corsi più avanzati, pensa a come inquadrare
seguenti argomenti come sottoproblemi della Design Challenge della regolazione genetica. Se nient'altro,
apprezzare la danza molecolare altamente orchestrata che deve verificarsi per esprimere un gene e come questo sia uno straordinario pezzo di ingegneria evolutiva.
5' capping
Come nei sistemi batterici, i sistemi eucariotici devono assemblare un complesso di pre-inizio intorno alla sequenza del promotore per iniziare la trascrizione. I complessi che si assemblano negli eucarioti svolgono molte delle stesse funzioni di quelli nei sistemi batterici, ma sono significativamente più complessi e coinvolgono molte più proteine regolatrici. Questa maggiore complessità consente una maggiore regolazione e l'assemblaggio di proteine con funzioni che si verificano prevalentemente nei sistemi eucariotici. Una di queste funzioni aggiuntive è il "tappo" delle trascrizioni nascenti.
Nei geni codificanti proteine eucariotiche, l'RNA che viene prodotto per primo
il pre-
. Il prefisso "pre" significa che questo non è il pieno maturo
quello sarà
e che prima richiede qualche elaborazione. La modifica nota come 5'-capping si verifica dopo il pre-
è lungo circa 20-30 nucleotidi. A questo punto il pre-RNA riceve tipicamente la sua prima modifica post-trascrizionale, un 5'-cap. Il "tappo" è una modifica chimica - un 7-
- la cui aggiunta all'estremità 5' della trascrizione
da più enzimi chiamati capping enzima complex (CEC) un gruppo di più enzimi che effettuano passaggi sequenziali coinvolti nell'aggiunta del 5'-cap. Il CEC si lega alla RNA polimerasi molto presto nella trascrizione ed effettua una modifica del trifosfato 5', il successivo trasferimento di a GTP
(che collega i due nucleotidi utilizzando un legame unico 5'-a-5'), la metilazione della guanina appena trasferita e in alcune trascrizioni le modifiche aggiuntive ai primi nucleotidi. Questo 5'-cap sembra funzionare proteggendo la trascrizione emergente dalla degradazione e
da proteine leganti l'RNA note come complesso cap-binding (CBC). Ci sono alcune prove che questa modifica e le proteine ad essa legate svolgano un ruolo nel prendere di mira la trascrizione per l'esportazione dal nucleo. Proteggere l'RNA nascente dalla degradazione non è importante solo per conservare l'energia investita nella creazione del
ma
nel regolare l'abbondanza di
trascrizione che
.
il ruolo del 5'-cap nel guidare la trascrizione per l'esportazione aiuterà direttamente a regolare non solo la quantità di trascrizione che
ma forse
la quantità di trascrizione che
al citoplasma che ha il potenziale per
.
La struttura di un tipico 7-
Giunzione della trascrizione
Le cellule devono elaborare le trascrizioni nascenti in RNA maturi unendo gli esoni e rimuovendo gli introni interposti. Essi
usare un
complesso di RNA e proteine chiamato spliceosoma. Il complesso spliceosoma si assembla sulla trascrizione nascente e la maggior parte delle volte le decisioni su quali introni combinare in una trascrizione matura
a questo punto. Come queste decisioni
ma comporta il riconoscimento di specifiche sequenze di DNA nei siti di splicing da parte di specie di RNA e proteine e diversi eventi catalitici. È interessante notare che la porzione catalitica dello spliceosoma
di RNA piuttosto che di proteine. Ricordiamo che il ribosoma è un altro esempio di
-complesso proteico in cui l'RNA funge da componente catalitico primario. La selezione della variante di giunzione da realizzare è una forma di regolazione dell'espressione genica.
piuttosto che influenzare l'abbondanza di una trascrizione, lo splicing alternativo consente alla cellula di decidere quale
.
come
è comune nei sistemi eucariotici e
essere importante nelle diverse fasi di sviluppo negli organismi pluricellulari e nella definizione delle funzioni dei diversi tipi cellulari.
codifica multipla
prodotti genici da un singolo gene il cui inizio della trascrizione
da un singolo sito di regolazione trascrizionale (da
quale prodotto finale da produrre post-trascrizionale) evita la necessità di creare e mantenere copie indipendenti di ciascun gene in diverse parti del genoma e siti regolatori indipendenti in evoluzione. Pertanto, la capacità di formare più
da una singola regione codificante è pensato per essere evolutivamente
perché consente una certa efficienza nella codifica del DNA, riduce al minimo la complessità regolatoria trascrizionale e può ridurre il carico energetico di mantenere più DNA e proteggerlo dalla mutazione. Alcuni esempi di
i risultati dello splicing alternativo possono includere: la generazione di varianti enzimatiche con affinità di substrato differenziale o velocità catalitiche;
; funzioni completamente nuove, tramite lo scambio di domini proteici possono
. Questi sono solo alcuni esempi.
Un ulteriore risultato interessante dello splicing alternativo è l'introduzione di codoni di stop che possono, attraverso un meccanismo che sembra richiedere la traduzione, portare al decadimento mirato del trascritto. Ciò significa che, oltre al controllo dell'inizio della trascrizione e del 5'-capping, possiamo anche considerare lo splicing alternativo come uno dei meccanismi regolatori che possono influenzare l'abbondanza del trascritto. Gli effetti dello splicing alternativo sono quindi potenzialmente ampi: dalla completa perdita di funzione alla funzione nuova e diversificata fino agli effetti regolatori.
Una figura raffigurante alcune diverse modalità di splicing alternativo che illustra come diverse varianti di splicing possono portare a diverse forme proteiche.
Attribuzione:
Scissione dell'estremità 3' e poliadenilazione
Attribuzione:
MicroRNA
Stabilità dell'RNA emicroRNA
Oltre alle modificazioni del pre-RNA sopra descritte e delle proteine associate che si legano al nascente e ai trascritti, ci sono altri fattori che possono influenzare la stabilità dell'RNA nella cellula. Un esempio sono gli elementi chiamati
Esportazione nucleare
Esportazione nucleare
Completamente elaborato, maturo
Conosciamo molti dettagli aggiuntivi dei processi sopra descritti fino a un certo livello di dettaglio, ma rimangono molte altre domande da porsi
. Per amore di
esso
per formare un modello delle fasi che si verificano nella produzione di un trascritto maturo negli organismi eucarioti. Abbiamo dipinto un quadro con tratti molto ampi, cercando di presentare una scena che riflettesse ciò che accade
in tutti gli eucarioti. Oltre ad apprendere le principali caratteristiche differenzianti della regolazione genica eucariotica, vorremmo anche che gli studenti di Bis2a considerassero ciascuno di questi passaggi come un'opportunità per la Natura di regolare l'espressione genica
e per razionalizzare come carenze o cambiamenti in questi percorsi - potenzialmente introdotti attraverso la mutazione - potrebbero influenzare l'espressione genica.
Anche se non abbiamo menzionato esplicitamente la Design Challenge o Energy Story
questi formalismi sono ugualmente abili nell'aiutarvi a dare un senso a ciò che viene descritto. Ti invitiamo a provare a creare una Energy Story per vari processi. Ti invitiamo inoltre a utilizzare la rubrica Design Challenge per riesaminare le storie di cui sopra: identificare i problemi che devono essere risolti; ipotizzare potenziali soluzioni e criteri di successo. Usa i formalismi per scavare più a fondo e porre nuove domande/identificare nuovi problemi o cose che non conosci sui processi è ciò che fanno gli esperti. È probabile che fare questo esercizio suggerito ti porti a identificare una direzione di ricerca che qualcuno ha già perseguito (ti sentirai
intelligente su questo!). In alternativa, potresti sollevare una domanda nuova di zecca a cui nessuno ha ancora pensato.
Controllo dell'abbondanza di proteine
Dopo
Il complesso di iniziazione e il tasso di traduzione
Come la trascrizione,
Un aumento dei livelli di fosforilazione di
Modifiche chimiche, attività proteica e longevità
Non per
dagli acidi nucleici, le proteine possono anche
con l'aggiunta di gruppi comprendenti gruppi metile, fosfato, acetile e ubiquitina. L'aggiunta o la rimozione di questi gruppi dalle proteine può regolare la loro attività o la
tempo in cui esistono nella cellula. A volte queste modifiche possono regolare dove una proteina
nella cellula, ad esempio nel nucleo, nel citoplasma o attaccato alla membrana plasmatica.
Le modificazioni chimiche possono verificarsi in risposta a stimoli esterni come stress, mancanza di nutrienti, calore o esposizione alla luce ultravioletta.
regolando la funzione delle proteine stesse, se questi cambiamenti avvengono su proteine specifiche possono alterare l'accessibilità epigenetica (
modificazione dell'istone), trascrizione (fattori di trascrizione),
stabilità (proteine leganti l'RNA), o traduzione (
-2) alimentando e regolando così varie parti del processo di espressione genica.
modifica alle proteine regolatorie, questo può essere un modo efficiente per la cellula
i livelli di proteine specifiche in risposta all'ambiente regolando vari passaggi
.
L'aggiunta di un gruppo ubiquitina ha un'altra funzione: contrassegna quella proteina per la degradazione.
è una piccola molecola che si comporta come una bandiera
che le proteine etichettate dovrebbero
ad un organello chiamato proteasoma. Questo organello è un grande complesso multiproteico che funziona per scindere le proteine in pezzi più piccoli che possono poi...
.
(l'aggiunta di
tag), quindi aiuta a controllare l'espressione genica alterando la vita funzionale del prodotto proteico.
In conclusione, vediamo che la regolazione genica è complessa e che
