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基因选择性表达的原理是什么

邢纳分享

  基因选择性表达,时刻在我们身体的细胞中发生,下面是学习啦小编为大家整理的关于基因选择性表达的原理,一起来看看吧!

  基因选择性表达的原理

  从大量的研究结果中我们可以推测,生物体内有一套RNA监视系统,可以通过多种异常RNA来激发。如果外来核酸是DNA(包括转基因、重组基因、DNA病毒、 扩增子等),靶标RNA需要在 细胞核中完全成转录后运转到细胞质中,而侵入细胞质的病毒RNA可以直接提供靶标RNA。

  各种不同的靶标RNA(包括与 外源基因同源的 内源基因和外来的DNA产生的RNA以及病毒的RNA)由寄主的RdRP或病毒自身的RdRP通过多种不同的途径反靶标RNA转变成为双链RNA,从而通过RNAi引发的PTGS。PTGS被引发后就不再需要RdRP。

  关于双链RNA介导的RNAi特异性靶标RNA的降解,Bass提出了这样一个假说:认为生物体内存在着一种复合酶:RNAi核酸酶,该酶具有双链RNA结合、RNase和 RNA解旋酶三个活性区。

  首先双链RNA结合到该酶的双链RNA结合区并引导该酶识别靶标RNA,接着该酶的 解旋酶完成ATP依赖性的靶标RNA与该酶结合的双链RNA的 正义链的换位,RNase在靶标RNA结合位点附近完成切割,从而使靶标RNA能被进一步降解,产生大量的小片段RNA,包括序列特异性的-25nt RNA。载有序列特异性的双链RNA的游离复合酶再去识别并降解其它的靶标RNA,产生更多-25nt RNA,从而使PTGS具有持久性系统性。

  基因沉寂需要经历不同的反应过程才能实现,包括组蛋白N端结构域的赖氨酸残基的去乙酰基化加工、甲基化修饰(由甲基转移酶催化,修饰可以是一价、二价和三价甲基化修饰,后者又被称为'过度’甲基化修饰(Hypermethylation) ) 、以及和甲基化修饰的组蛋白结合的蛋白质(MBP)形成“异染色质”,在上述过程中,除了部分组蛋白的N端尾部结构域需要去乙酰化、甲基化修饰之外,有时也许要在其他的组蛋白N端尾部结构域的赖氨酸或精氨酸残基上相应地进行乙酰化修饰,尽管各种修饰的最终结果会导致相应区段的基因“沉寂”失去转录活性。

  基因选择性表达的定义

  生物体在个体发育的不同时期、不同部位,通过基因水平、转录水平等的调控,表达基因组中不同的部分,其结果是完成细胞分化和个体发育。基因的选择性表达是指在细胞分化中,基因在特定的时间和空间条件下有选择表达的现象,其结果是形成了形态结构和生理功能不同的细胞。

  基因选择性表达的环境因素

  基因选择性表达可由环境因素(时间、空间)影响而调节,也可增强机体适应环境的能力。

  例1: 癌基因(oncogene)

  在外界环境因素(如物理、化学、生物方面)的影响下, 生物体内 原癌基因由抑制状态转变为激活状态,能够进行正常表达导致出现癌症,而正常生物体内的原癌基因就不能表达。

  例2:微 生物体内酶合成的调节

  常见的大肠杆菌在用葡萄糖和乳糖作 碳源的 培养基进行培养,开始,大肠杆菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖,只有当葡萄糖消耗完毕后,大肠杆菌细胞内控制合成分解乳糖的 半乳糖苷酶的基因才开始表达。有了半乳糖苷酶,才能利用乳糖作 碳源。这种调节既保证了 代谢的需要,又避免了细胞内物质 能量的浪费,增强了 微生物对环境的适应能力。

  例3:兼性营养型的食虫植物

  当土壤中缺乏氮元素,食虫植物通过捕食昆虫获取营养,此时植物体内某些基因进行表达,产生酶分解利用昆虫的 营养物质,保证自身营养需要。

  例4:红螺菌

  红螺菌在没有光照有有机物的条件下,它又可以利用有机物进行生长,同样有特定基因在这特定条件下表达。

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