بیان ژن به چه معناست؟

بیان ژن به چه معناست؟

بیان ژن به چه معناست؟

بیان ژن (Gene Expression) از مهم ‌ترین اصول در تکامل و تمایز صفات جانداران تک سلولی (پروکاریوت ها) و پرسلولی (یوکاریوت ها) در بین گونه های خود می باشد. کد ژنتیکی که از بازهای آلی A، T، C و G ساخته شده است، حاوی اطلاعات رمزگذاری شده ای می باشد که طی یک فرایند باید اطلاعات آن استخراج شود. این اطلاعات در نهایت مشخص می کنند که چه صفت یا ویژگی ای در آن موجود زنده باید به وجود بیاید. علاوه بر این، بیان ژن قدرت کنترل زمان بروز صفات را دارد، به این معنا که می تواند بروز یک ویژگی را به تاخیر یا جلو بیندازد. به عنوان مثال برخی از بیماری های ارثی ممکن است در یک فرد از خانواده حدود سن 50 سالگی بروز کند و در فردی دیگر در سن 30 سالگی. به هر حال تنظیم زمان، مکان و مقدار ژن می ‌تواند در عملکرد ژن‌ های درون سلولی و یا عملکرد کلی بدن موجود پرسلولی تاثیر چشمگیری داشته باشد. لازم به ذکر است که این فرآیند، توسط فرآیند پیچیده دیگری تحت عنوان تنظیم بیان ژن کنترل می شود. به طور کلی بیان ژن دارای چند مرحله است که در ادامه به آن ها اشاره خواهیم کرد.

بیان ژن چیست؟

ژن ها، پروتئین ها را کد می کنند و پروتئین ها عملکرد سلول را تعیین می نمایند. بنابراین هزاران ژن بیان شده در یک سلول خاص تعیین می کند که آن سلول چه کاری می تواند در بدن انجام دهد. در واقع بیان ژن یک فرایند دقیق تنظیم شده است که به سلول اجازه می دهد در محیط های مختلف از خود واکنش نشان دهد. این فرایند را به عنوان کلید روشن/خاموش کردن ژن نیز می شناسند که هدفش کنترل زمان ساخت پروتئین ها، کنترل حجم یا میزان تولیدی پروتئین های مورد نیاز بدن و افزایش یا کاهش آن ها است. این بیان ژن است که تعیین می کند هر موجود زنده چه صفاتی داشته باشد؛ همچنین علت اصلی تمایز بین افراد مختلف همین بیان ژن است و با عنوان “عامل گوناگونی” نیز آن را می شناسند.

کد ژنتیکی چیست؟

مراحل بیان ژن چیست؟

دو مرحله کلیدی را می توان برای بیان ژن در نظر گرفت؛ رونویسی و ترجمه:

  1. رونویسی (Transcription): رونویسی به پروسه ای گفته می شود که طی آن DNA موجود در یک ژن، برای ساخت نوعی RNA (به نام RNA پیام رسان یا mRNA) از خود یک کپی می گیرد. این کپی گیری توسط آنزیمی به نام RNA پلیمراز انجام می شود و از بازهای موجود در هسته سلول برای تشکیل mRNA استفاده می نماید. RNA از نظر ساختار و خواص شبیه به DNA است، اما تفاوت این دو ماده در این است که RNA فقط یک رشته دارد (در حالی که DNA دو رشته ای است) و همچنین در RNA به جای تیمین (T) ، باز آلی به نام اوراسیل (U) وجود دارد. فرآیند رونویسی در پروکاریوت‌ ها توسط “یک” پلی ‌مراز صورت می گیرد اما در یوکاریوت ‌ها  (پرسلولی هایی مثل انسان) به وسیله 3 RNA پلی مراز مختلف انجام می‌ شود که به ترتیب آن ها را با آر ان آ پلیمراز I، II و III نشان می دهند. آر ان آ پلی مراز I مخصوص رونویسی ژن های rRNA است، آر ان آ پلی مراز II برای رونویسی ژن های mRNA (یا آر ان آ پیام رسان) و برخی RNA های کوچک استفاده می ‌شود و پلیمراز III در رونویسی ژن های tRNA  و برخی RNA های کوچک کاربرد دارد. در نهایت، فرایند رونویسی پس از رسیدن به یک توالی مشخص که به آن ها کدون های پایان می گویند، خاتمه می یابد. کدون های پایان عبارت هستند از: UAA، UAG و UGA.
  2. ترجمه (Translation): پس از آن که RNA پیام رسان (mRNA) پیام خود را از DNA به ریبوزوم ها (کارخانه های تولید پروتئین در سلول) منتقل کند، مرحله ترجمه در فضای سیتوپلاسمی شروع می شود. پیام منتقل شده mRNA، توسط یک مولکول حامل به نام RNA انتقال دهنده (یا tRNA) خوانده می شود و طبق آن و به طور همزمان کدهای ژنتیکی (یا همان کدون ها) ردیف می شوند. هر کدون باعث ساخته شدن اسید آمینه خاصی می شود؛ به عنوان مثال سه باز “GGU” اسید آمینه ای به نام گلیسین (Gly) را کد می کنند. از آنجا که تنها 20 آمینو اسید با 64 ترکیب کدونی وجود دارد، یک یا چند کدون می توانند اسید آمینه یکسانی را کد نمایند؛ به عنوان مثال کدون های “GGU” و “GGC” هر دو باعث ساخته شدن گلیسین می شوند. هر اسید آمینه به طور خاص به مولکول tRNA خود متصل است و هنگامی که توالی mRNA خوانده می شود، هر مولکول tRNA، اسید آمینه خود را به ریبوزوم می رساند که موقتاً به کدون مربوطه در مولکول mRNA متصل می شود. به محض اتصال tRNA، اسید آمینه خود را آزاد می کند و اسیدهای آمینه مجاور همگی به یکدیگر متصل می شوند و یک زنجیره بلند به نام پلی پپتید می سازند و این روند تا تشکیل پروتئین ادامه می یابد. پروتئین ها بیشتر عملکردهای فعال سلول را انجام می دهند.

بازآرایی ژنتیکی به چه معناست؟

چگونه بیان ژن تنظیم می شود؟

مقدار و انواع مولکول های mRNA در یک سلول عملکرد آن سلول را مشخص می کند. در حقیقت، هزاران متن در هر ثانیه در هر سلول تولید می شود که با توجه به این آمار، جای تعجب نیست که نقطه کنترل اولیه برای بیان ژن (در ابتدای فرآیند تولید پروتئین) شروع رونویسی باشد. رونویسی RNA یک مرکز کنترل کارآمد ایجاد می کند زیرا بسیاری از پروتئین ها توسط یک مولکول mRNA ساخته می شوند. محصولات ناشی از رونویسی باید وارد سیتوپلاسم سلول (مایعی که فضای بین اندامک های سلول را پر می کند) شوند. با این حال در یوکاریوت ها قبل از آنکه مرحله ترجمه شروع شود، کپی های رونویسی شده در ناحیه هسته اصلاح و ویرایش می شوند. طی تنظیم بیان ژن، فقط بخشی از ژن های یک سلول در هر زمان بیان (روشن) می شوند و بسته به این که هر ژن چقدر از اطلاعات خود را بیان می کند، “تنوع پروفایلی بیان ژن” و به دنبال آن “سلول های متفاوت” به وجود می آید. به طور کلی سلول ها دارای مجموعه های تنظیم کننده رونویسی هستند که برخی از این تنظیم کننده ها در جهت افزایش و برخی دیگر کاهش میزان رونویسی کار می کنند. در این بین، گروهی از تنظیم کننده های بیان ژنی وجود دارند که از رونویسی جلوگیری می کنند یا آن را سرکوب می نمایند.

مترجم: سارا فرخی

دسته بندی : مقالات

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *