Ген-регулятор

В генетике ген -регулятор , регулятор или регуляторный ген — это ген, участвующий в контроле экспрессии одного или нескольких других генов. Регуляторные последовательности , кодирующие регуляторные гены, часто располагаются на пяти концевых концах (5') относительно места начала транскрипции гена, который они регулируют. Кроме того, эти последовательности также можно найти на трех штриховых концах (3') сайта начала транскрипции. В обоих случаях, независимо от того, находится ли регуляторная последовательность до (5') или после (3') гена, который она регулирует, последовательность часто находится на расстоянии многих тысяч оснований от сайта начала транскрипции . Ген-регулятор может кодировать белок или работать на уровне РНК , как в случае генов, кодирующих микроРНК . Примером гена-регулятора является ген, который кодирует белок- репрессор , ингибирующий активность оператора ( ген, который связывает белки-репрессоры, ингибируя таким образом трансляцию РНК в белок посредством РНК-полимеразы ). ^[1]

У прокариот гены-регуляторы часто кодируют белки-репрессоры . Белки-репрессоры связываются с операторами или промоторами , предотвращая РНК-полимеразой транскрипцию РНК . Обычно они экспрессируются постоянно, поэтому клетка всегда имеет под рукой запас репрессорных молекул. ^[2] Индукторы заставляют белки-репрессоры менять форму или иным образом перестают связываться с ДНК, позволяя РНК-полимеразе продолжать транскрипцию. Гены-регуляторы могут располагаться внутри оперона , рядом с ним или далеко от него. ^[3]

Другие регуляторные гены кодируют белки-активаторы . Активатор связывается с участком молекулы ДНК и вызывает увеличение транскрипции близлежащего гена. У прокариот хорошо известным белком-активатором является белок-активатор катаболита (CAP), участвующий в положительном контроле lac -оперона .

В регуляции экспрессии генов , изучаемой в эволюционной биологии развития (эво-дево), важную роль играют как активаторы, так и репрессоры. ^[4]

Регуляторные гены также можно охарактеризовать как положительные или отрицательные регуляторы в зависимости от условий окружающей среды, окружающей клетку. Позитивные регуляторы — это регуляторные элементы, которые позволяют РНК-полимеразе связываться с промоторной областью, тем самым обеспечивая возможность транскрипции. В отношении lac-оперона положительным регулятором будет комплекс CRP-цАМФ, который должен быть связан вблизи места начала транскрипции lac-генов. Связывание этого положительного регулятора позволяет РНК-полимеразе успешно связываться с промотором последовательности гена lac, что ускоряет транскрипцию генов lac ; lac Z, lac Y и lac A. Негативные регуляторы представляют собой регуляторные элементы, которые препятствуют связыванию РНК-полимеразы с промоторной областью, подавляя тем самым транскрипцию. Что касается lac-оперона, негативным регулятором будет lac-репрессор, который связывается с промотором в том же сайте, который обычно связывает РНК-полимераза. Связывание lac-репрессора с сайтом связывания РНК-полимеразы ингибирует транскрипцию lac-генов. Только когда индуктор связан с lac-репрессором, сайт связывания будет свободен для РНК-полимеразы для осуществления транскрипции lac-генов. ^[5]^[6]^[7]

Генные регуляторные элементы

Промоторы расположены в начале гена и служат местом, где собирается транскрипционный аппарат и начинается транскрипция гена. Энхансеры активируют промоторы в определенных местах, времени и на определенных уровнях, и их можно просто определить как «промоторы промотора». Считается, что глушители отключают экспрессию генов в определенные моменты времени и в определенных местах. Инсуляторы, также называемые пограничными элементами, представляют собой последовательности ДНК, которые создают цис-регуляторные границы, предотвращающие влияние регуляторных элементов одного гена на соседние гены. Общая догма состоит в том, что эти регуляторные элементы активируются путем связывания факторов транскрипции — белков, которые связываются со специфическими последовательностями ДНК и контролируют транскрипцию мРНК . Может существовать несколько факторов транскрипции, которым необходимо связаться с одним регуляторным элементом, чтобы активировать его. Кроме того, несколько других белков, называемых кофакторами транскрипции, связываются с самими факторами транскрипции, контролируя транскрипцию. ^[8]^[9]

Отрицательные регуляторы

Негативные регуляторы предотвращают транскрипцию или трансляцию. Такие примеры, как cFLIP, подавляют механизмы гибели клеток, приводящие к патологическим расстройствам, таким как рак , и, таким образом, играют решающую роль в устойчивости к лекарствам . Обход таких субъектов является проблемой в терапии рака . ^[10] К негативным регуляторам гибели клеток при раке относятся cFLIP , Bcl ₂ семейство , Survivin , HSP , IAP , NF-κB , Akt , mTOR и FADD . ^[10]

Обнаружение

Существует несколько различных методов обнаружения регуляторных генов, но некоторые из них используются чаще других. Один из таких избранных называется ЧИП-чип. ChIP-чип — это метод in vivo , используемый для определения геномных сайтов связывания факторов транскрипции в регуляторах ответа двухкомпонентной системы. in vitro Анализ на основе микрочипов (DAP-чип) можно использовать для определения генов-мишеней и функций двухкомпонентных систем передачи сигналов . В этом анализе используется тот факт, что регуляторы ответа могут быть фосфорилированы и, таким образом, активированы in vitro с использованием доноров малых молекул, таких как ацетилфосфат . ^[11]^[12]

Филогенетический след

Филогенетический след — это метод, который использует множественное выравнивание последовательностей для определения местоположения консервативных последовательностей, таких как регуляторные элементы. Наряду с множественным выравниванием последовательностей, филогенетический след также требует статистических показателей консервативных и неконсервативных последовательностей. Используя информацию, полученную в результате множественного выравнивания последовательностей и статистических показателей, можно идентифицировать наиболее консервативные мотивы в ортологичных областях. интересующих ^[13]^[14]

Ссылки

^ «Регуляторный ген — Биолого-Интернет-словарь» . www.biology-online.org . Проверено 6 февраля 2016 г.
^ Биология Кэмпбелла — понятия и связи, 7-е издание . Пирсон Образование. 2009. стр. 210–211.
^ Майер, Джин. «БАКТЕРИОЛОГИЯ – ГЛАВА ДЕВЯТАЯ МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ» . Микробиология и иммунология онлайн . Медицинский факультет Университета Южной Каролины . Проверено 30 декабря 2012 г.
^ Сузуки, Дэвид (2005). Введение в генетический анализ . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-4939-4 .
^ Касадабан, Малкольм Дж. (5 июля 1976 г.). «Регуляция регуляторного гена арабинозного пути, araC». Журнал молекулярной биологии . 104 (3): 557–566. дои : 10.1016/0022-2836(76)90120-0 . ПМИД 781294 .
^ Вонг, Ой Кван; Гатхольд, Мартин; Эри, Дороти А; Геллес, Джефф (2008). «Межконвертируемые петли Lac-репрессор-ДНК, обнаруженные в ходе экспериментов с одиночными молекулами» . ПЛОС Биология . 6 (9): е232. дои : 10.1371/journal.pbio.0060232 . ПМК 2553838 . ПМИД 18828671 .
^ Цзян, Сяофэн; Пан, Хуэй; Набхан, Джозеф Ф.; Кришнан, Рамасвами; Козиол-Уайт, Синтия; Панеттьери, Рейнольд А.; Лу, Цюань (01 мая 2012 г.). «Новый скрининг РНКи, полученный из EST, выявил критическую роль фарнезилдифосфатсинтазы в интернализации и подавлении β2-адренергических рецепторов» . Журнал ФАСЭБ . 26 (5): 1995–2007. дои : 10.1096/fj.11-193870 . ISSN 0892-6638 . ПМК 3336790 . ПМИД 22278941 .
^ Хан, Аршад Х.; Лин, Энди; Смит, Десмонд Дж. (24 сентября 2012 г.). «Открытие и характеристика экзонных транскрипционных регуляторных элементов человека» . ПЛОС ОДИН . 7 (9): e46098. Бибкод : 2012PLoSO...746098K . дои : 10.1371/journal.pone.0046098 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3454335 . ПМИД 23029400 .
^ Ахитив, Надав (2012). Ахитов, Надав (ed.). Gene Regulatory Elements . doi : 10.1007/978-1-4614-1683-8 . ISBN 978-1-4614-1682-1 . S2CID 40483427 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
^ Jump up to: ^а ^б Разаги, Али; Хейманн, Кирстен; Шеффер, Патрик М.; Гибсон, Спенсер Б. (10 января 2018 г.). «Негативные регуляторы путей гибели клеток при раке: взгляд на биомаркеры и таргетную терапию». Апоптоз . 23 (2): 93–112. дои : 10.1007/s10495-018-1440-4 . ISSN 1360-8185 . ПМИД 29322476 . S2CID 3424489 .
^ Когельман, Лизетт Дж.А.; Сирера, Сюзанна; Жернакова Дарья В.; Фредхольм, Мерете; Франке, Люд; Кадармидин, Хаджа Н (30 сентября 2014 г.). «Идентификация сетей генов совместной экспрессии, регуляторных генов и путей ожирения на основе секвенирования РНК жировой ткани на модели свиньи» . BMC Медицинская Геномика . 7:57 . дои : 10.1186/1755-8794-7-57 . ISSN 1755-8794 . ПМК 4183073 . ПМИД 25270054 .
^ Раджив, Лара; Лунинг, Эрик Г.; Мухопадхьяй, Айндрила (2014). «Метод ДНК-аффинно-очищенного чипа (DAP-чипа) для определения генов-мишеней для бактериальных двухкомпонентных регуляторных систем | Протокол» . Журнал визуализированных экспериментов (89): e51715. дои : 10.3791/51715 . ПМЦ 4233932 . ПМИД 25079303 . Проверено 8 апреля 2016 г.
^ Сатиджа, Рахул; Новак, Адам; Миклош, Иштван; Люнгсё, Руне; Хейн, Йотун (28 августа 2009 г.). «BigFoot: байесовское выравнивание и филогенетический след с MCMC» . Эволюционная биология BMC . 9 (1): 217. Бибкод : 2009BMCEE...9..217S . дои : 10.1186/1471-2148-9-217 . ISSN 1471-2148 . ПМЦ 2744684 . ПМИД 19715598 .
^ Бланшетт, Матье; Томпа, Мартин (1 мая 2002 г.). «Открытие регуляторных элементов с помощью вычислительного метода филогенетического следа» . Геномные исследования . 12 (5): 739–748. дои : 10.1101/гр.6902 . ISSN 1088-9051 . ПМК 186562 . ПМИД 11997340 .

Внешние ссылки

База данных транскрипционных факторов растений
Регулятор + Ген в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
http://www.news-medical.net/life-sciences/Gene-Expression-Techniques.aspx
http://www.britannica.com/science/regulator-gene
https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/gene-expression-16/regulation-of-gene-expression-111/prokaryotic-versus-eukaryotic-gene-expression-453-11678/

[1] «Регуляторный ген — Биолого-Интернет-словарь» . www.biology-online.org . Проверено 6 февраля 2016 г.

[Campbell_Biology-2] Биология Кэмпбелла — понятия и связи, 7-е издание . Пирсон Образование. 2009. стр. 210–211.

[3] Майер, Джин. «БАКТЕРИОЛОГИЯ – ГЛАВА ДЕВЯТАЯ МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ» . Микробиология и иммунология онлайн . Медицинский факультет Университета Южной Каролины . Проверено 30 декабря 2012 г.

[4] Сузуки, Дэвид (2005). Введение в генетический анализ . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-4939-4 .

[5] Касадабан, Малкольм Дж. (5 июля 1976 г.). «Регуляция регуляторного гена арабинозного пути, araC». Журнал молекулярной биологии . 104 (3): 557–566. дои : 10.1016/0022-2836(76)90120-0 . ПМИД 781294 .

[6] Вонг, Ой Кван; Гатхольд, Мартин; Эри, Дороти А; Геллес, Джефф (2008). «Межконвертируемые петли Lac-репрессор-ДНК, обнаруженные в ходе экспериментов с одиночными молекулами» . ПЛОС Биология . 6 (9): е232. дои : 10.1371/journal.pbio.0060232 . ПМК 2553838 . ПМИД 18828671 .

[7] Цзян, Сяофэн; Пан, Хуэй; Набхан, Джозеф Ф.; Кришнан, Рамасвами; Козиол-Уайт, Синтия; Панеттьери, Рейнольд А.; Лу, Цюань (01 мая 2012 г.). «Новый скрининг РНКи, полученный из EST, выявил критическую роль фарнезилдифосфатсинтазы в интернализации и подавлении β2-адренергических рецепторов» . Журнал ФАСЭБ . 26 (5): 1995–2007. дои : 10.1096/fj.11-193870 . ISSN 0892-6638 . ПМК 3336790 . ПМИД 22278941 .

[8] Хан, Аршад Х.; Лин, Энди; Смит, Десмонд Дж. (24 сентября 2012 г.). «Открытие и характеристика экзонных транскрипционных регуляторных элементов человека» . ПЛОС ОДИН . 7 (9): e46098. Бибкод : 2012PLoSO...746098K . дои : 10.1371/journal.pone.0046098 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3454335 . ПМИД 23029400 .

[9] Ахитив, Надав (2012). Ахитов, Надав (ed.). Gene Regulatory Elements . doi : 10.1007/978-1-4614-1683-8 . ISBN 978-1-4614-1682-1 . S2CID 40483427 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

[:0-10] Jump up to: ^а ^б Разаги, Али; Хейманн, Кирстен; Шеффер, Патрик М.; Гибсон, Спенсер Б. (10 января 2018 г.). «Негативные регуляторы путей гибели клеток при раке: взгляд на биомаркеры и таргетную терапию». Апоптоз . 23 (2): 93–112. дои : 10.1007/s10495-018-1440-4 . ISSN 1360-8185 . ПМИД 29322476 . S2CID 3424489 .

[11] Когельман, Лизетт Дж.А.; Сирера, Сюзанна; Жернакова Дарья В.; Фредхольм, Мерете; Франке, Люд; Кадармидин, Хаджа Н (30 сентября 2014 г.). «Идентификация сетей генов совместной экспрессии, регуляторных генов и путей ожирения на основе секвенирования РНК жировой ткани на модели свиньи» . BMC Медицинская Геномика . 7:57 . дои : 10.1186/1755-8794-7-57 . ISSN 1755-8794 . ПМК 4183073 . ПМИД 25270054 .

[12] Раджив, Лара; Лунинг, Эрик Г.; Мухопадхьяй, Айндрила (2014). «Метод ДНК-аффинно-очищенного чипа (DAP-чипа) для определения генов-мишеней для бактериальных двухкомпонентных регуляторных систем | Протокол» . Журнал визуализированных экспериментов (89): e51715. дои : 10.3791/51715 . ПМЦ 4233932 . ПМИД 25079303 . Проверено 8 апреля 2016 г.

[13] Сатиджа, Рахул; Новак, Адам; Миклош, Иштван; Люнгсё, Руне; Хейн, Йотун (28 августа 2009 г.). «BigFoot: байесовское выравнивание и филогенетический след с MCMC» . Эволюционная биология BMC . 9 (1): 217. Бибкод : 2009BMCEE...9..217S . дои : 10.1186/1471-2148-9-217 . ISSN 1471-2148 . ПМЦ 2744684 . ПМИД 19715598 .

[14] Бланшетт, Матье; Томпа, Мартин (1 мая 2002 г.). «Открытие регуляторных элементов с помощью вычислительного метода филогенетического следа» . Геномные исследования . 12 (5): 739–748. дои : 10.1101/гр.6902 . ISSN 1088-9051 . ПМК 186562 . ПМИД 11997340 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]