معلومة

12.S: تنظيم التعبير الجيني (ملخص) - علم الأحياء

12.S: تنظيم التعبير الجيني (ملخص) - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

  • يعد تنظيم التعبير الجيني أمرًا ضروريًا للتطور الطبيعي وكفاءة أداء الخلايا
  • يمكن تنظيم التعبير الجيني من خلال العديد من الآليات ، بما في ذلك تلك التي تؤثر على وفرة النسخ ووفرة البروتين والتعديلات اللاحقة للترجمة
  • قد يتضمن تنظيم وفرة النسخ التحكم في معدل بدء النسخ واستطالة النسخ ، بالإضافة إلى ربط النسخ ، والاستقرار ، والدوران
  • يرتبط معدل بدء النسخ بوجود بوليميريز الحمض النووي الريبي والبروتينات المرتبطة به في المروج.
  • قد يتم حظر RNApol من المروج بواسطة مثبطات ، أو قد يتم تجنيده أو تثبيته في المحفز بواسطة بروتينات أخرى بما في ذلك عوامل النسخ
  • ال لاك operon هو نموذج أساسي كلاسيكي يوضح كلا التنظيمين الإيجابي والسلبي من خلال تأثيرات allosteric على عبر-عوامل.
  • في حقيقيات النوى ، رابطة الدول المستقلة- العناصر التي يطلق عليها عادة المحسنات ترتبط بالتحديد عبر- عوامل لتنظيم بدء النسخ.
  • قد تكون المعززات معيارية ، حيث ينظم كل مُحسِّن وعامل النسخ الخاص به مكونًا متميزًا لنمط تعبير الجين ، كما هو الحال في أصفر الجين.
  • تقدم Sticklebacks أمثلة على الأحداث التطورية الأخيرة التي أدت فيها طفرة المحسن إلى تغيير في التشكل وميزة انتقائية.
  • هيكل الكروماتين ، بما في ذلك التعديلات القابلة للعكس مثل أستلة الهستونات ، ومواقع CpG DNA المثيلة تنظم أيضًا بدء النسخ.
  • تعد تعديلات الكروماتين أو مثيلة الحمض النووي لبعض الجينات وراثية عبر العديد من الانقسامات الانقسامية ، وحتى الانقسام الانتصافي في بعض الأحيان.
  • التغييرات الوراثية في النمط الظاهري التي لا تنتج عن تغيير في تسلسل الحمض النووي تسمى اللاجينية. تتضمن العديد من الظواهر اللاجينية تنظيم التعبير الجيني عن طريق تعديل الكروماتين و / أو مثيلة الحمض النووي.

التعبير الجيني

تنظيم النسخ

أوبرون

اللاكتوز

الجلوكوز

أوبرون لاك

لاكز

لاسي

لاكا

جالاكتوزيداز

تصريح

ترانس أسيتيلاز

P / المروج

O / عامل التشغيل

سي بي اس

موقع ربط CAP

عناصر رابطة الدول المستقلة

عبر المنظمين

لاسي

homotetramer

كاظمة

خيفي

بروتين ملزم cAMP

قبعة

تسلسل ربط CAP

سي بي اس

أدينيلات سيكليس

التأسيسي

اج / أنا- / أناس

عامل F / episome

صناديق GC

صناديق CAAT

صناديق تاتا

GAL4-UAS

سائق / مستجيب

موقع بدء النسخ

معززات / كاتمات الصوت

عوامل النسخ

الهيموغلوبين / الهيم / الغلوبين

الجين الكاذب

عائلات الجينات

أبو شوكة

بريمورديوم

إعادة عرض الكروماتين

أستلة / نزع

المثيلة / نزع الميثيل

مواقع CpG

علم التخلق

شتاء سنوي

vernalization

FLC


تنظيم التعبير الجيني

تحتوي كل خلية من خلاياك على حوالي 22000 جين. في الواقع ، كل خلاياك لها نفس الجينات. فهل تصنع جميع خلاياك نفس البروتينات؟ هل يتم تحويل جميع الجينات البالغ عددها 22000 إلى بروتينات في كل خلية؟ بالطبع لا. إذا فعلوا ذلك ، فإن كل خلاياك ستفعل الشيء نفسه. لديك خلايا ذات وظائف مختلفة لأن لديك خلايا بها بروتينات مختلفة. وخلاياك لها بروتينات مختلفة لأنها "تستخدم" جينات مختلفة. يتضمن تنظيم التعبير الجيني ، أو تنظيم الجينات ، آلية "تشغيل" الجينات ونسخ الجين إلى RNA. يمكن تنظيم أي جانب من جوانب تعبير الجين ، من بداية النسخ إلى التعديل اللاحق للترجمة للبروتين. هذا التنظيم هو الذي يحدد متى وكم من البروتين يجب أن يصنع ، ويعطي الخلية هيكلها ووظيفتها المحددة.

آليات التنظيم

يمكن تعديل أي خطوة للتعبير الجيني ، من خطوة نسخ DNA-RNA إلى التعديل اللاحق للترجمة للبروتين. فيما يلي قائمة بالمراحل التي يتم فيها تنظيم التعبير الجيني:

• التعديل الكيميائي والتركيبي للحمض النووي أو الكروماتين
• النسخ
• ترجمة
• تعديل ما بعد النسخ
• النقل RNA
• تدهور مرنا
• تعديلات ما بعد الترجمة

سنركز الآن على التنظيم على مستوى النسخ. أثناء النسخ ، يقرأ بوليميراز الحمض النووي الريبي قالب الحمض النووي لصنع خيط تكميلي من الحمض النووي الريبي. الجينات التي يرتبط بها RNA polymerase هي عملية شديدة التنظيم. عندما يرتبط RNA polymerase بجين ، فإنه يرتبط بـ المروجين، وهو جزء من الحمض النووي يسمح بنسخ الجين. المحفز يساعد RNA polymerase في العثور على بداية الجين.

يتحكم التنظيم الجيني على مستوى النسخ عند حدوث النسخ وكذلك مقدار الحمض النووي الريبي الذي يتم إنشاؤه. يتم التحكم في هذا التنظيم بواسطة العناصر التنظيمية لرابطة الدول المستقلة و العوامل العابرة. العنصر التنظيمي لرابطة الدول المستقلة هو منطقة من الحمض النووي تنظم التعبير عن الجين أو الجينات المتعددة الموجودة على نفس الشريط من الحمض النووي. غالبًا ما تكون هذه العناصر التنظيمية هي مواقع الربط لواحد أو أكثر من العوامل العابرة ، عادةً ما تكون بروتينًا تنظيميًا يتفاعل مع بوليميراز الحمض النووي الريبي. قد يكون عنصر cis التنظيمي موجودًا في منطقة محفز الجين ، أو في intron ، أو في منطقة 3.

أ البروتين التنظيمي، أو أ عنصر الاستنساخ، هو بروتين يشارك في تنظيم التعبير الجيني. وعادة ما تكون مرتبطة بعنصر تنظيمي لرابطة الدول المستقلة. يجب أن ترتبط البروتينات التنظيمية غالبًا بعنصر منظم لرابطة الدول المستقلة لتشغيل الجين (المنشط) ، أو لإيقاف تشغيل الجين (الكابت).

يمكن تنظيم نسخ الجين بواسطة بوليميراز RNA بخمس آليات على الأقل:

عوامل الخصوصية (البروتينات) تغير خصوصية بوليميريز الحمض النووي الريبي لمحفز أو مجموعة من المحفزات ، مما يجعلها أكثر أو أقل عرضة للارتباط بالمحفز وبدء النسخ.
القامعات (البروتينات) ترتبط بالتسلسلات غير المشفرة على الحمض النووي التي تكون قريبة من منطقة المروج أو تتداخل معها ، مما يعوق تقدم بوليميريز الحمض النووي الريبي على طول الشريط.
العوامل القاعدية، عوامل النسخ التي تساعد في وضع بوليميراز الحمض النووي الريبي في بداية الجين.
• المعززات هي مواقع على خيط DNA ترتبط بالمنشطات من أجل ربط الحمض النووي ، مما يجلب محفزًا محددًا إلى مجمع البدء.
مجمع البدء يتكون من بوليميريز الحمض النووي الريبي وعوامل مفعول.
المنشطات
* (بروتينات) تعزز التفاعل بين بوليميريز RNA ومحفز معين.

مع نمو الكائن الحي بشكل أكثر تعقيدًا ، يصبح تنظيم الجينات أكثر تعقيدًا ، على الرغم من أن الكائنات بدائية النواة تمتلك بعض الأنظمة شديدة التنظيم. يتم التحكم في بعض الجينات البشرية من قبل العديد من المنشطات والمثبطات الذين يعملون معًا. من الواضح أن حدوث طفرة في منطقة منظمة رابطة الدول المستقلة ، مثل المحفز ، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على التعبير المناسب للجين. قد يحافظ على الجين بشكل دائم ، بحيث لا يمكن صنع أي بروتين ، أو يمكنه الحفاظ على الجين بشكل دائم ، بحيث يتم صنع البروتين المقابل باستمرار. يمكن أن يكون لهذين الأمرين تأثيرات سلبية على الخلية.

تنظيم الجينات بدائية النواة

في بدائيات النوى ، تحدد مجموعة من المنشطات والمثبطات ما إذا كان الجين قد تم نسخه أم لا. كما تعلم ، فإن الكائنات بدائية النواة هي كائنات بسيطة إلى حد ما تحتوي على حمض نووي أقل بكثير. يتم ترتيب الجينات بدائية النواة في أوبرا، وهي منطقة من الحمض النووي مع محفز ، وعامل (محدد أدناه) ، وجين واحد أو أكثر يشفر البروتينات اللازمة لأداء مهمة معينة. للحفاظ على التوازن (والبقاء على قيد الحياة) ، يجب أن يتكيف الكائن الحي بسرعة مع الظروف البيئية المتغيرة. يلعب تنظيم النسخ دورًا رئيسيًا في هذه العملية.

بالنسبة للبكتيريا ، ترجع العديد من جوانب تنظيم الجينات إلى وجود أو عدم وجود عناصر غذائية معينة. في بدائيات النوى ، ترتبط المكابس بمناطق تسمى العاملين التي تقع بشكل عام في اتجاه مجرى النهر مباشرة من المروج. المنشطات ترتبط بجزء المنبع من المروج.

لاك أوبيرون

ال أوبرون لاك (الشكل 1) عبارة عن عامل تشغيل مطلوب لنقل واستقلاب اللاكتوز في بكتريا قولونية. يتم تنظيم أوبرون اللاكتوز من خلال توافر اللاكتوز. يتكون مشغل lac من مروج ومشغل وثلاثة جينات هيكلية متجاورة ترمز إلى الإنزيمات ونهاية. الجينات الثلاثة هي: lacZ و lacY و lacA. يتم التحكم في جميع الجينات الثلاثة بواسطة نفس العناصر التنظيمية.

الشكل 1: أوبرون لاك. يحتوي lac operon على جينات لثلاثة إنزيمات ، lac ، lacY ، و lac A ، بالإضافة إلى المروج ، المشغل ، والمناطق التنظيمية النهائية.

في البكتيريا ، يمنع بروتين مثبط اللاكتوز تخليق الإنزيمات التي تهضم اللاكتوز في حالة عدم وجود اللاكتوز (الشكل 2). عند وجود اللاكتوز ، فإنه يرتبط بالقمع ، مما يؤدي إلى انفصاله عن حبلا الحمض النووي.

تعتمد السيطرة النوعية على أوبرون اللاكتوز على توافر اللاكتوز. لا يتم إنتاج الإنزيمات اللازمة لاستقلاب اللاكتوز عند عدم وجود اللاكتوز. عندما يتوفر اللاكتوز ، وبالتالي يحتاج إلى التمثيل الغذائي ، يتم تشغيل الأوبون ، ويرتبط بوليميريز الحمض النووي الريبي بالمحفز ، ويتم نسخ الجينات الثلاثة إلى جزيء مرنا واحد. ومع ذلك ، إذا لم يكن اللاكتوز موجودًا (وبالتالي لا يحتاج إلى التمثيل الغذائي) ، يتم إيقاف تشغيل الأوبون بواسطة بروتين مثبط اللاكتوز (الشكل 2).

يقع الجين lacI ، الذي يشفر lac repressor ، بالقرب من lac operon ويتم التعبير عنه دائمًا (التكويني). لذلك ، فإن بروتين lac repressor موجود دائمًا في البكتيريا. في حالة عدم وجود اللاكتوز ، سيرتبط بروتين مثبط اللاكتوز بالمشغل ، بعد المروج في أوبرون اللاكتوز. يقوم المكثف بحظر ربط بوليميراز الحمض النووي الريبي بالمروج ، مع الحفاظ على إيقاف تشغيل الأوبون (الشكل 2).

عندما يتوفر اللاكتوز ، يرتبط مستقلب اللاكتوز المسمى allolactose بالقمع. يتسبب هذا التفاعل في حدوث تغيير توافقي في شكل المكبّر ويسقط المكبّر من المشغل ، مما يسمح لبوليميراز الحمض النووي الريبي بالارتباط بالمُروّج وبدء النسخ (الشكل 2).

الشكل 2: تنظيم أوبرون لاك. عند وجود اللاكتوز ، بوليميراز الحمض النووي الريبي (أحمر) يرتبط بالمحفز (P) ويتم التعبير عن الجينات الثلاثة ، مما ينتج عنه مرنا واحد للجينات الثلاثة. عندما لا يتوفر اللاكتوز ، يرتبط مثبط اللاكتوز (الأصفر) بالمشغل (O) ويمنع ارتباط بوليميريز الحمض النووي الريبي بالمحفز. لم يتم التعبير عن الجينات الثلاثة.

تنظيم الجينات حقيقية النواة

كل خلاياك لها نفس الحمض النووي (وبالتالي نفس الجينات) ، ومع ذلك لديها بروتينات مختلفة لأنها تعبر عن جينات مختلفة. في الخلايا حقيقية النواة ، يعد بدء النسخ أحد أكثر الجوانب تعقيدًا لتنظيم الجينات. يتضمن تنظيم النسخ تكوين مجمع بدء يتضمن تفاعلات بين عدد من عوامل النسخ وعناصر رابطة الدول المستقلة التنظيمية و معززات، مناطق بعيدة من الحمض النووي يمكن أن تتكرر للتفاعل مع محفز الجين. تحدث هذه العناصر التنظيمية في مجموعات فريدة داخل نوع خلية معين ، مما يؤدي إلى نسخ الجينات الضرورية فقط في خلايا معينة. ترتبط عوامل النسخ بحبل DNA ، مما يسمح لـ RNA polymerase بالربط وبدء النسخ.

يحتوي كل جين على تسلسلات تنظيمية فريدة لرابطة الدول المستقلة ، مما يسمح فقط لعوامل النسخ المحددة بالربط. ومع ذلك ، توجد تسلسلات تنظيمية شائعة في معظم الجينات. ال صندوق تاتا هو رابطة الدول المستقلة-العنصر التنظيمي الموجود في المحفز لمعظم الجينات حقيقية النواة. إنه يحتوي على تسلسل الحمض النووي 5’-TATAAA-3 أو متغير طفيف ، وقد تم الحفاظ عليه بشكل كبير طوال التطور. عند وجود الإشارات الخلوية المناسبة ، يرتبط RNA polymerase بصندوق TATA ، ليكمل مجمع البدء. يرتبط عدد من عوامل النسخ أولاً بصندوق TATA بينما ترتبط عوامل النسخ الأخرى بالعوامل المرتبطة سابقًا ، وتشكل مركبًا متعدد البروتينات. فقط عندما يتم ربط جميع العوامل المناسبة ، سيتعرف RNA polymerase على المركب ويرتبط بالحمض النووي ، ويبدأ النسخ.

واحدة من أكثر عمليات تنظيم الجينات حقيقية النواة تعقيدًا هي أثناء التطوير. ما الجينات التي يجب تشغيلها أثناء التطور حتى تتشكل الأنسجة والأعضاء من خلايا بسيطة؟

تنظيم التعبير الجيني أثناء التطوير

ما الذي يجعل القلب يتشكل أثناء التطور؟ ما الذي يجعل شكل الجلد؟ ما الذي يجعل الهيكل يصبح ذراعًا بدلاً من ساق؟ تحدث هذه العمليات أثناء التطور بسبب نمط محدد للغاية للتعبير الجيني. هذا النمط المنظم بشكل مكثف للتعبير الجيني يقوم بتشغيل الجينات في الخلية اليمنى في الوقت المناسب ، بحيث يمكن للبروتينات الناتجة أداء وظائفها الضرورية لضمان التطور السليم. تلعب عوامل النسخ دورًا مهمًا للغاية أثناء التطوير. يمكن اعتبار العديد من هذه البروتينات بروتينات تنظيمية رئيسية ، بمعنى أنها إما تنشط أو تعطل نسخ الجينات الأخرى ، وبالتالي ، يمكن لهذه المنتجات الجينية الثانوية أن تنظم التعبير عن الجينات الأخرى في سلسلة تنظيمية. تعد جينات Homeobox والفجوة من عوامل النسخ المهمة أثناء التطور.

جينات Homeobox

جينات Homeobox تحتوي على تسلسل DNA محفوظ للغاية يُعرف باسم homeobox ويشارك في تنظيم الجينات المهمة للتطور. يتكون الصندوق المثلي من 180 زوجًا أساسيًا تقريبًا ، وهو يشفر 60 مجالًا من الأحماض الأمينية داخل البروتين (المعروف باسم المجال الداخلي) ، والذي يمكنه ربط الحمض النووي. وبالتالي فإن البروتينات التي لها نطاق تجانس هي عوامل نسخ. تعمل هذه العوامل عادةً على تشغيل سلسلة من الجينات الأخرى ، على سبيل المثال ، الجينات اللازمة لتشفير البروتينات لصنع ساق.

مجموعة فرعية معينة من الجينات المثلية هي جينات Hox. تعمل منتجات البروتين من جينات Hox في تشكيل الجسم ، مما يوفر وضع أجزاء معينة من الجسم أثناء النمو. بمعنى آخر ، تحدد جينات Hox مكان نمو الأطراف وأجزاء الجسم الأخرى في الجنين أو اليرقة النامية. يمكن أن تؤدي الطفرات في أي من هذه الجينات إلى نمو أجزاء إضافية غير وظيفية من الجسم في اللافقاريات. ينتج عن طفرة Antennapedia في ذبابة الفاكهة نمو الساق من الرأس بدلاً من الهوائي. عادة ما تؤدي الطفرة في جينات Hox الفقارية إلى الإجهاض.

أ فجوة الجين يتحكم في شكل الزيجوت النامي في وقت مبكر من تطوره. تنتج منتجات هذه الجينات فجوات في ترتيب موحد إلى حد ما للخلايا (الشكل 3). أحد الأمثلة على ذلك هو جين Kruppel ، الذي ينظم نشاط عدد من الجينات الأخرى. ترميز جينات الفجوة عوامل النسخ ، وجين كروبيل هو بروتين إصبع الزنك. أ إصبع الزنك هي منطقة ربط الحمض النووي داخل البروتين. يتكون إصبع الزنك من صفيحتين متوازيتين ولولب مع أيون الزنك ، وهو أمر مهم لاستقرار هذه المنطقة. تتحكم جينات الفجوة في التعبير عن الجينات الأخرى داخل مناطق محددة من الخلايا في الكائن الحي النامي. هذا يسمح بالتعبير عن جينات معينة في خلايا معينة في مرحلة التطور المناسبة.

الشكل 3: التعبير الجيني للفجوة. يظهر نمط التعبير عن أربعة جينات فجوة ، كروبيل ، وجيانت ، ونيربس ، وتايلس ، في جنين ذبابة الفاكهة النامية. لاحظ كيف أن التعبير عن هذه الجينات يخلق نمطًا فريدًا ينتج عنه فجوات في ما كان ترتيبًا موحدًا إلى حد ما للخلايا.

تنظيم التعبير الجيني في السرطان

يعتمد التسرطن على كل من تنشيط الجينات المسرطنة وتعطيل الجينات الكابتة للورم. يلزم وجود طفرتين منفصلتين على الأقل لتطوير السرطان. على سبيل المثال ، قد لا تؤدي الطفرة في الجين الورمي الأولي بالضرورة إلى الإصابة بالسرطان ، لأن الجينات الكابتة للورم التي تعمل بشكل طبيعي من شأنها أن تقاوم تأثيرات الجين الورمي. إنها الطفرة الثانية في الجين الكابت للورم التي يمكن أن تؤدي إلى نمو الخلايا غير المنضبط وربما السرطان. تلعب كل من الجينات المسرطنة والجينات الكابتة للورم دورًا مهمًا في تنظيم الجينات وتكاثر الخلايا (الشكل 4).

الشكل 4: مسارات تحويل الإشارة. ينشط Ras (الجزء الأوسط العلوي) عددًا من المسارات ولكن يبدو أن أحدها مهم بشكل خاص هو كينازات البروتين المنشط بالميتوجين (MAPK). ينقل MAPK إشارات المصب إلى كينازات البروتين الأخرى والبروتينات المنظمة للجينات. لاحظ أن العديد من هذه المسارات تبدأ عندما ترتبط إشارة بمستقبلها خارج الخلية. تنتهي معظم المسارات بتغيير تنظيم الجينات وتكاثر الخلايا. يظهر بروتين مثبط الورم p53 في الجزء السفلي من الشكل المحفز p21. يوضح تعقيد المسارات الدور المهم الذي تلعبه هذه المسارات في الخلية.

منتجات الجينات المسرطنة الأولية مطلوبة للنمو الطبيعي والإصلاح والتوازن. ومع ذلك ، عندما يتم تحور هذه الجينات ، فإنها تتحول إلى جينات مسرطنة وتلعب دورًا في تطور السرطان. قد تكون الجينات الورمية الأولية عوامل نمو أو عوامل نسخ أو بروتينات أخرى تشارك في التنظيم. الجين الورمي الشائع جدًا ، ras ، هو عادةً GTPase التنظيمي الذي يقوم بتشغيل وإيقاف سلسلة تحويل الإشارة. البروتينات المرتبطة بالرأس والرأس هي منتجات من الجينات المسرطنة الموجودة في 20٪ إلى 30٪ من الأورام البشرية.

راس هو بروتين جي، هيدروليز GTP التنظيمي الذي يتنقل بين الشكل المنشط وغير النشط. عندما يرتبط عامل النمو بمستقبلاته على السطح الخارجي للخلية ، يتم نقل الإشارة إلى RAS. كبروتين G ، يتم تنشيط Ras عندما يرتبط GTP به. يقوم الراس النشط بعد ذلك بتمرير الإشارة إلى سلسلة من كينازات البروتين ، وهي بروتينات تنظيمية تعمل في النهاية على تنشيط عوامل النسخ لتغيير التعبير الجيني وإنتاج البروتينات التي تحفز دورة الخلية (الشكل 4). ترتبط العديد من الجينات والبروتينات التي تشارك في مسارات تحويل الإشارات مع الراس. قد تؤدي أي طفرة تجعل الراس أكثر نشاطًا أو تقطع المسارات الطبيعية لنقل الإشارة (الشكل 4) إلى انقسام الخلايا المفرط والسرطان.

الجينات الزائدة للورم

مثال على الجين الكابت للورم هو p53 ، الذي يشفر 53000 بروتين دالتون ، يتم تنشيط الجين p53 عن طريق تلف الحمض النووي. قد يتلف الحمض النووي بسبب الأشعة فوق البنفسجية ، وأي دنا تالف قد يكون ضارًا بالخلية. قد تؤدي الطفرات التي تسبب مشاكل مع أي من مكونات الشكل 4 إلى تطور السرطان. حتى لا يتم تكرار الحمض النووي التالف ، يجب إيقاف دورة الخلية مؤقتًا حتى يمكن إصلاح الحمض النووي. يشفر الجين الكابت للورم p53 عامل النسخ الذي ينظم تركيب البروتينات المثبطة لدورة الخلية (الشكل 4). غالبًا ما ينشط p53 جينًا يسمى p21 ، يقوم منتج البروتين الخاص به بإيقاف دورة الخلية مؤقتًا. إذا تعذر إصلاح الحمض النووي ، فإن p53 ينشط الجينات الأخرى التي تؤدي إلى موت الخلايا ، أو موت الخلايا المبرمج. هذا يمنع الخلية من تمرير الحمض النووي التالف. إذا كان الجين الكابت للورم p53 معيبًا ، كما هو الحال مع الطفرة ، فقد يتراكم تلف الحمض النووي في الخلية وقد تنجو الخلية لتكرار الحمض النووي التالف. ثم ينتقل الحمض النووي التالف إلى خلايا أخرى من خلال العديد من الانقسامات الخلوية ، ويمكن أن يتطور السرطان.


إدارة الفصول الدراسية

تم تصميم هذه الدراسة لاستخدامها كمهمة جماعية مستقلة لإشراك الطلاب في تطبيق المفاهيم التي تتم مناقشتها في المحاضرة. يمكن تعيين فرق مكونة من ستة طلاب بشكل عشوائي وتوزيع دراسة الحالة على كل فريق. تغطي فترات المحاضرات الست التالية مادة في شكل نقاط القوة التي تسلط الضوء على المفاهيم الأساسية من ألبرت وآخرون., البيولوجيا الجزيئية للخلية، الطبعة الخامسة. يتم نشر المحاضرات وأهدافها عبر الإنترنت ليتمكن الطلاب من الوصول إليها. تعمل الفصول 6 (النسخ والترجمة) ، و 7 (التحكم في التعبير الجيني) ، و 8 (التقنيات الأساسية لمعالجة البروتينات ، والحمض النووي الريبي ، والحمض النووي الريبي) كمصدر شامل للطالب. من المقرر إجراء دراسة الحالة المكتملة من كل فريق في بداية الفترة (السابعة) التالية مع تلقي المهمة المكتملة بدقة 50 نقطة (ضمن إجمالي 1000 نقطة للدورة التدريبية). خلال هذه الفترة ، يمكن للأستاذ أن يقود مناقشة ، حيث يقوم فريق الطلاب بتقديم إجابات مع العمل على السبورة التي يقدمها الأستاذ لتوضيح القضايا المربكة. الفترة التالية (الفترة الثامنة) عبارة عن امتحان كتابي من 100 نقطة بنسبة 50 ٪ من الاختبار من أهداف دراسة الحالة و 50 ٪ من أهداف المحاضرة الفريدة: 25 ٪ من أهداف المحاضرة مغطاة بأهداف دراسة الحالة .


12.S: تنظيم التعبير الجيني (ملخص) - علم الأحياء

تم إنشاء الرسم البياني في 30 أغسطس 2019 باستخدام بيانات من PubMed باستخدام المعايير.

تحليل الأدب

مرر الماوس فوق المصطلحات لمزيد من التفاصيل يشير العديد إلى الروابط التي يمكنك النقر فوقها لصفحات مخصصة حول الموضوع.

  • عامل النسخ RelA
  • رسول RNA
  • بقاء الخلية
  • RTPCR
  • مناطق المروج
  • سيرنا
  • لائحة التعبير الجيني للسرطان
  • خط الخلية
  • NF-kappa B p52 الوحدة الفرعية
  • بروتينات الأورام
  • لائحة التعبير الجيني
  • تكاثر خلوي
  • النسخ المتماثل للفيروسات
  • بروتينات بروتو-أونكوجين c-rel
  • بروتينات بروتو-أونكوجين
  • بروتينات ملزمة للحمض النووي
  • الفقاريات
  • I-kappa B Kinase
  • نواة الخلية
  • عوامل النسخ
  • NF- كابا ب
  • ملزمة البروتين
  • جزيء التصاق الخلايا الوعائية -1
  • حركة الخلية
  • التنميط التعبير الجيني
  • تدخل الحمض النووي الريبي
  • مقاومة الأدوية
  • النسخ
  • عامل النسخ RelB
  • بروتو- أونكوجينيس
  • rac1 بروتين ملزمة GTP

سرطانات محددة (3)

جدول بيانات يوضح الموضوعات المتعلقة بأنواع محددة من السرطانات والاضطرابات المرتبطة بها. يشمل النطاق الطفرات والتعبير البروتيني غير الطبيعي.

ملاحظة: القائمة ليست شاملة. يعتمد عدد الأوراق على عمليات البحث في PubMed (انقر فوق عنوان الموضوع لمعرفة المعايير التعسفية المستخدمة).

روابط مفيدة

RELB
OMIM ، جامعة جونز هوبكين
مقالة مرجعية تركز على العلاقة بين النمط الظاهري والنمط الجيني.

RELB
الاتحاد الدولي لجينوم السرطان.
ملخص الجينات والطفرات حسب نوع السرطان من ICGC

RELB
مشروع تشريح جينوم السرطان ، NCI
ملخص الجينات

RELB
COSMIC ، معهد سانجر
معلومات الطفرات الجسدية والتفاصيل ذات الصلة

RELB
ملامح جيو ، NCBI
ابحث في ملفات تعريف التعبير الجيني من DataSets المنسقة في مستودع Gene Expression Omnibus (GEO).

أحدث المنشورات: RELB (متعلق بالسرطان)

33 و 27 و 26٪ على التوالي عندما تم إسكات LT & # 946R عبر RNA قصير الشعر. لم يكن لتفعيل LT & # 946R أي تأثير على نمو 5637 خلية ، على الرغم من زيادة مستويات CyclinD1 و Survivin mRNA بمقدار

2.7 و 1.3 & # 8209 أضعاف ، على التوالي ، مقارنة بالخلايا غير المحفزة. في الختام ، أدى تنشيط LT & # 946R إلى التعبير عن مستويات RelA mRNA. قد يكون تنشيط LT & # 946R وسيطًا مهمًا في تعزيز البيئة المكروية الالتهابية في سرطان المثانة ، من خلال تنظيم مستويات TNF & # 945 و IL & # 82091 & # 946 mRNA. قد يكون LT & # 946R هدفًا علاجيًا محتملاً لسرطان المثانة.

إخلاء المسؤولية: هذا الموقع للأغراض التعليمية فقط ولا يمكن استخدامه في التشخيص أو العلاج.

استشهد بهذه الصفحة: Cotterill SJ. RELB ، موقع ويب علم الوراثة السرطانية: http://www.cancer-genetics.org/RELB.htm تم الوصول إليه:

/>
هذه الصفحة في موقع Cancer Genetics Web بواسطة Simon Cotterill مرخصة بموجب ترخيص Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.
ملاحظة: حقوق نشر محتوى الملخصات للناشرين المعنيين - اطلب الإذن عند الاقتضاء.

[الصفحة الرئيسية] آخر مراجعة للصفحة: 30 أغسطس ، 2019 شبكة علم الوراثة السرطانية ، تأسست عام 1999


ملخص المؤلف

يمكن أن توفر بيانات النمط الجيني والتعبير عالية الإنتاجية للأفراد في مجموعة سكانية منفصلة معلومات مهمة بشأن الأحداث التنظيمية السببية. ومع ذلك ، فقد ثبت أنه من الصعب التنبؤ بهذه العلاقات التنظيمية ، إلى حد كبير بسبب قيود القوة الإحصائية. قد يؤدي استخدام الموارد الإضافية المتاحة إلى زيادة دقة التنبؤات ويقترح الآليات المحتملة التي يتم من خلالها تنظيم الجينات المستهدفة. في هذه الدراسة ، نجمع بين بيانات النمط الجيني والتعبير عبر السكان المعزولين مع المعلومات التنظيمية التكميلية لتحديد وحدات الجينات التي تتأثر بشكل مشترك بالتغيرات في نشاط البروتينات التنظيمية ، وكذلك بالتغيرات الوراثية. نقوم بتطوير نهج جديد يسمى تحليل ReL، والذي يتعلم تلقائيًا مثل هذه الوحدات. الميزة الفريدة لنهجنا هي أن المكونات الثلاثة للوحدة - الجينات ، وتعدد الأشكال الأساسي ، والبروتينات المنظمة - يتم توقعها في وقت واحد. يتيح التحليل المتكامل إمكانية التقاط إشارات الربط الأضعف ويقترح الآليات المحتملة الكامنة وراء تغييرات التعبير. نوضح قوة الطريقة على البيانات من فصل الخميرة ، من خلال تحديد أدوار الأشكال الجديدة وكذلك المعروفة.

الاقتباس: Gat-Viks I ، Meller R ، Kupiec M ، Shamir R (2010) فهم تباين تسلسل الجينات في سياق تنظيم النسخ في الخميرة. بلوس جينيت 6 (1): e1000800. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1000800

محرر: ترودي إف سي ماكاي ، جامعة ولاية كارولينا الشمالية ، الولايات المتحدة الأمريكية

تم الاستلام: 10 يوليو 2009 وافقت: 7 ديسمبر 2009 نشرت: 8 يناير 2010

حقوق النشر: © 2010 جات فيكس وآخرون. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution License ، والذي يسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ بأي وسيلة ، بشرط ذكر المؤلف الأصلي والمصدر.

التمويل: تم دعم RS من قبل مؤسسة العلوم الإسرائيلية (المنحة 802/08) والبرنامج الإطاري السابع للجماعة الأوروبية (اتفاقية المنحة رقم HEALTH-F4-2009-223575 لمشروع TRIREME). تلقى عضو الكنيست دعمًا من المنح المقدمة من مؤسسة العلوم الإسرائيلية وصندوق أبحاث السرطان الإسرائيلي. لم يكن للممولين دور في تصميم الدراسة أو جمع البيانات وتحليلها أو اتخاذ قرار النشر أو إعداد المخطوطة.

تضارب المصالح: وقد أعلن الباحثون إلى أن لا المصالح المتنافسة موجودة.


مقدمة

نجحت دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (GWASs) في تحديد آلاف الارتباطات بين الأشكال المتعددة للنيوكليوتيدات المفردة (SNPs) والأنماط الظاهرية البشرية المعقدة. ومع ذلك ، فإن تفسير هذه الارتباطات التي تم تحديدها لا يزال يمثل تحديًا ، وتشير العديد من سطور الأدلة إلى أن العديد من المواقع الإضافية المرتبطة لا يزال يتعين تحديدها [1،2]. حددت دراسة الارتباط على مستوى النسخ (TWAS) [3،4] المقترحة مؤخرًا الارتباطات الجينية من خلال الجمع بين بيانات GWAS مع بيانات التعبير عن موضع السمات الكمية (eQTL). يمكن استخدام TWAS لتحديد ارتباطات جديدة وتحديد أولويات الجينات السببية المرشحة في المناطق التي تم تحديدها بواسطة GWAS [5]. يدمج TWAS التعبير الجيني مع بيانات GWAS باستخدام تعبير التعبير الجيني فقط من نموذج التعبير الجيني المبني من eQTLs ثم اختبارات الارتباط بين مستوى التعبير الجيني المفترض والنمط الظاهري ذي الأهمية. تكمن القوة الرئيسية لـ TWAS في أنه يمكن أن يستنتج ارتباط التعبير الجيني المحسوب بالنمط الظاهري باستخدام بيانات إحصائيات ملخص GWAS فقط [3،4]. يمكن لـ TWAS زيادة القوة الإحصائية من خلال الجمع بين اختبارات الارتباط الفردي SNP بطريقة ذات دوافع بيولوجية وتقليل عدد الاختبارات التي يتم إجراؤها. أدت تطبيقات TWAS إلى رؤى جديدة في الأساس الجيني للعديد من الأنماط الظاهرية والأمراض [6].

على الرغم من نجاحات TWAS ، إلا أن النهج له قيود متعددة [7]. أولاً ، لا يزال النسيج الأكثر صلة بالعديد من الأمراض والأنماط الظاهرية البشرية غير واضح ، وعادة ما يكون الوصول إلى بيانات eQTL لهذه الأنسجة ذات الصلة صعبًا في العينات الكبيرة. لا يزال اختيار عينة eQTL الأكثر صلة بالأنسجة لبناء نموذج التنبؤ بالتعبير الجيني في TWAS مخصصًا إلى حد كبير. نهجان شائعان هما: (1) استخدام أكبر عينة يمكن الوصول إليها من eQTL (دم كامل عادةً [3]) ، أو (2) استخدام الأنسجة الأكثر صلة بناءً على المعرفة والخبرة السابقة [6،8]. ثانيًا ، يتم تقييد قوة TWAS بشكل أساسي بحجم عينة قوة بيانات eQTL الخاصة بـ TWAS التي تزداد بشكل كبير مع حجم عينة eQTL ، وتقترب من الحد الأقصى التجريبي عندما يقترب حجم عينة eQTL من 1000 [3]. ومع ذلك ، فإن معظم مجموعات بيانات eQTL المتاحة لها حجم عينة أصغر بكثير من 1000. على سبيل المثال ، أنتج مشروع Genotype-Tissue Expression (GTEx) [9،10] بيانات عن التركيب الجيني والتعبير المتطابق لـ 44 نسجًا بشريًا ، ولكن مع حجم عينة لكل نسيج يختلف من 70 إلى 361 فقط. استخدام ، وأحيانًا يكون حجم عينة الأنسجة التي يفضلون استخدامها صغيرًا جدًا للحصول على طاقة كافية.

تشير الأعمال الحديثة في أنماط تنظيم الجينات عبر الأنسجة إلى أن تنظيم التعبير الجيني المحلي غالبًا ما يكون مشتركًا عبر الأنسجة [9-11]. وبالتالي ، فإن الجمع بين بيانات eQTL عبر أنسجة متعددة يمكن أن يحسن قوة TWAS ، عن طريق زيادة حجم عينة eQTL الفعال أو زيادة احتمالية تضمين الأنسجة السببية (أو وكيل قريب) في بيانات تدريب eQTL. أظهر نهجان تم اقتراحهما سابقًا ، UTMOST [12] و S-MultiXcan [13] ، ميزة نهج TWAS متعدد الأنسجة. ومع ذلك ، لا يزال هذان النهجان يجران اختبار TWAS بأوزان TWAS أحادية الأنسجة أولاً ، ثم يجمعان عدة روابط أحادية الأنسجة في مقياس واحد قوي للقياس الكمي. يستخدم UTMOST اختبار Berk-Jones (GBJ) المعمم ، وهو طريقة قائمة على مجموعة [12]. يقترح S-MultiXcan اختبار كاي مربع مشترك يستخدم المكونات الرئيسية من قيم التعبير المتنبأ بها وراثيًا الخاصة بالأنسجة لدمج نتائج S-PrediXcan أحادية المتغير [13]. نشير إلى هذين النهجين كنهج TWAS القائم على الأنسجة المفردة عبر الأنسجة. نقترح الاستفادة من نمط التعبير الجيني المرتبط عبر الأنسجة في مجموعة بيانات eQTL مباشرةً لبناء ميزات تعبير جيني عبر الأنسجة أكثر استقرارًا وتمثيليًا باستخدام تحليل الارتباط الكنسي المتناثر (sCCA) [14] ، وبالتالي تحسين نموذج التنبؤ بالتعبير الجيني لـ TWAS . الميزة المحتملة لـ sCCA هي أنه يمكنه التقاط أي مساهمة جينية للتعبير الجيني الذي يتم مشاركته عبر أنسجة متعددة. نظرًا لأن sCCA يزيد من الارتباط بين مجموعة خطية من قيم التعبير الخاصة بالأنسجة والمزيج الخطي للأنماط الجينية رابطة الدول المستقلة ، فمن المرجح أن تكون ميزات sCCA قابلة للاكتشاف أكثر من ميزات الأنسجة المتقاطعة التي تم إنشاؤها باستخدام تحليل المكونات الرئيسية (PCA) ، والتي تبني مجموعات خطية لالتقاط تباين التعبير الكلي (الجيني وغير الجيني) [14]. بالإضافة إلى ذلك ، نقترح أيضًا اختبارًا شاملًا يجمع بين نتائج اختبار TWAS للأنسجة المفردة ونتائج اختبار sCCA-TWAS باستخدام اختبار ارتباط Cauchy الكلي (ACAT). ACAT هي طريقة تجميعية ذات قيمة P فعالة من الناحية الحسابية لتعزيز القدرة في دراسة التسلسل ، وقد أثبتت فعاليتها في الكشف عن إشارة متفرقة [15].

على وجه التحديد ، نقترح خط أنابيب جديد من أربع خطوات لأداء TWAS متعدد الأنسجة: 1. إنشاء تحليل ارتباط قانوني متفرق (sCCA) [14] - ميزات الأنسجة المتقاطعة (ميزات sCCA) التي تدمج بيانات eQTL عبر أنسجة متعددة 2. الملاءمة أوزان TWAS لميزات sCCA هذه بالإضافة إلى التعبير الجيني الفردي الخاص بالنسيج [3،4] 3. أداء TWAS بأوزان مبنية من ميزات sCCA والتعبير الجيني للنسيج الفردي [3،4] 4. اجمع نتائج اختبار sCCA نتائج TWAS ونتائج TWAS للأنسجة المفردة باستخدام اختبار رابطة Cauchy المجمعة (ACAT) [15]. نستخدم عمليات محاكاة مكثفة لمقارنة هذا النهج بأربعة مناهج أخرى عبر الأنسجة ، بما في ذلك: 1. أداء TWAS على نسيج واحد أكثر صلة ، 2. أداء TWAS على جميع الأنسجة المفردة المتاحة والجمع بين نتائج الاختبار عبر Bonferroni أو Berk-Jones المعمم ( GBJ) اختبار [16] 3. استخدام تحليل المكونات الرئيسية (PCA) لإنشاء ميزات عبر الأنسجة و 4. نهج S-MultiXcan و UTMOST المقترح مؤخرًا [12،13].

من خلال عمليات المحاكاة ، نظهر أن ميزات sCCA تحدد عددًا أكبر من النصوص القابلة للتوريث من رابطة الدول المستقلة من الأنسجة الفردية وميزات PCA ، ويحسن الاختبار المشترك القدرة الإحصائية بشكل كبير. الأهم من ذلك ، أن جميع الأساليب تتحكم بنجاح في معدل الخطأ من النوع الأول. نظهر أيضًا من خلال عمليات المحاكاة أن قوة اختبارنا المشترك تقارن بشكل إيجابي مع الأساليب الأخرى على الرغم من استخدام مصفوفة التعبير الجيني غير المكتملة لجميع الأفراد وجميع الأنسجة وبالتالي تتطلب التضمين ، كما هو الحال غالبًا لمجموعة بيانات التعبير الجيني متعدد الأنسجة مثل GTEx [9 ، 10].

طبقنا نهجنا المكون من أربع خطوات على بيانات eQTL من GTEx و 10 مجموعات من بيانات إحصائيات ملخص GWAS المتاحة للجمهور. قمنا ببناء ميزات sCCA على مصفوفة تعبير تضم 134 فردًا مع بيانات في 22 مناديلًا. ثم تمت مقارنة نتائج sCCA-TWAS بنتائج TWAS القائمة على الأنسجة المفردة والمتاحة على TWAS HUB (http://twas-hub.org). تمكنت sCCA + ACAT TWAS من زيادة عدد الجينات القابلة للاختبار بنسبة 81٪ وتقريبًا ضعف عدد ارتباطات النمط الظاهري للجينات المحددة (تم تحديد 75٪ أكثر من الجينات).

تتوفر أوزان الأنسجة المتقاطعة من sCCA في الإصدارين 6 و 8 من GTEx على TWAS-HUB [17] ويتوفر أيضًا Rscript لأداء ACAT في مستودع Github (https://github.com/yaowuliu/ACAT). يمكن إجراء sCCA-TWAS بسهولة باستخدام أوزان TWAS للأنسجة المتقاطعة من sCCA مثل TWAS التقليدية أحادية الأنسجة ، كما يسهل إجراء مجموعة الاختبار مع ACAT. يمكن العثور على رمز نموذج لحساب أوزان الأنسجة المتقاطعة sCCA وإجراء sCCA + ACAT TWAS في مستودع Github (https://github.com/fenghelian/sCCA-ACAT_TWAS).


يحتوي هذا الأرشيف على نصوص Matlab لمحاكاة النموذج العشوائي IL-4.

جدول المحتويات - الملحق الرياضي 1: وقت الذاكرة ما بعد النسخ - الملحق الرياضي 2: نشاط عامل النسخ وشغل موقع الربط - الملحق الرياضي 3: الكسر وقيمة التعبير المتوسط ​​للخلايا الإيجابية لـ IL-4 - أساطير الأرقام التكميلية - المعلومات التكميلية المراجع- الشكل S1- الشكل S2- الشكل S3- الشكل S4- الشكل S5- الشكل S6- الشكل S7- الشكل S8- الشكل S9- الشكل S10- الشكل S11- الشكل S12- الشكل S13- الشكل S14- الشكل S15

(بيانات المصدر للشكل 2 أ) بيانات الوجه للشكل 2 أ

(بيانات المصدر للشكل 3 أ) Facs المدرج التكراري للشكل 3A

(Source data for figure 3B) kinetics of relative signals for figure 3B (presented already in figure 1B)

(Source data for figure 4A) Facs histograms for figure 4A

(Source data for figure 4B) kinetics of IL-4-producing fraction from Facs Data for figure 4B

(Source data for figure 4C) Facs data and kinetics of IL-4-producing fraction from Facs Data for figure 4C

(Source data for figure 1A) Facs histograms for figure 1A

(Source data for figure 1B) RT-PCR, Facs and ELISA data and derived kinetics of relative signals for figure 1B

(Source data for figure 1C) Facs histograms for bottom panel of figure 1C

(Source data for figure 5B) Facs histograms for figure 5B

(Source data for figure 5D) Dose-response curves upon CSA titration for figure 5D

(Source data for figure 6A) kinetics of IL-4 expression (fraction, positive mean and varibaility) from Facs Data for figure 6A


شاهد الفيديو: بناء البروتين النسخ والترجمة (أغسطس 2022).