A expressão gênica descreve o caminho de um gene para o produto do gene. Você pode descobrir exatamente como funciona e como é regulamentado neste artigo! 

Expressão gênica simplesmente explicada

A expressão gênica é o processo pelo qual o material genético das células é convertido em uma forma que podemos usar. Isso funciona porque certas seções do genoma (genes) carregam informações criptografadas para um produto gênico. Esta pode ser uma proteína ou uma molécula de RNA. A formação dos produtos gênicos, ou seja, a expressão dos genes, é o que vocês chamam de expressão gênica. Você “vê” as informações armazenadas nos genes em certas características de um organismo.

Em outras palavras, a expressão descreve o caminho do chamado genótipo ao fenótipo . Você também pode ver esse caminho no sentido mais estrito como a síntese de proteínas ( biossíntese de proteínas ). Inclui várias etapas intermediárias. Estes incluem transcrição e tradução , entre outros . 

Definição de expressão gênica

Em biologia, o termo expressão gênica ou expressão curta refere-se ao aparecimento da informação genética (genótipo) no fenótipo. O processo de gene para produto de gene inclui, entre outras coisas, transcrição e tradução.

processo de expressão gênica

A expressão gênica é um processo que consiste em várias subetapas. Isso inclui transcrição, processamento e transporte de mRNA, tradução e modificação pós-tradução. Mas como o caminho do gene para o produto do gene realmente funciona? Vamos dar uma olhada passo a passo no processo de expressão de genes eucarióticos.

transcrição

A primeira etapa é a transcrição  e ocorre no núcleo da célula. As enzimas lêem o DNA e criam uma cópia na forma de RNA. Você chama a enzima responsável por essa RNA polimerase .  Se você quiser entender essa etapa com mais detalhes, assista ao vídeo diretamente!

Processamento e transporte de mRNA

O RNA formado durante a transcrição também é referido como pré-mRNA. Na segunda etapa , as enzimas os cortam e modificam . Isso cria o mRNA maduro. A fita de RNA pode então ser transportada do núcleo da célula para o citoplasma . 

Translation

Na última etapa, o mRNA é traduzido, por assim dizer, em uma sequência de aminoácidos (proteína). Isso é o que você chama de tradução . Este processo ocorre nos ribossomos  . Depois, mudanças, quase melhorias, ainda podem ocorrer nas proteínas. Você chama isso de modificação pós-traducional , ou seja, modificação após a tradução. 

Genregulation

A expressão gênica é um processo complicado que consiste em muitas subetapas. Portanto, uma regulamentação precisa é muito importante. O principal é regular quais proteínas seu corpo produz onde , quando e em que quantidade . Porque nem todas as células expressam sempre todos os genes, existem fatores em todos os níveis que podem influenciar a produção de proteínas. Por exemplo , como o nome sugere, os fatores de transcrição podem regular a transcrição .

Quando se trata da questão de quando certos genes são expressos, você pode distinguir entre dois casos. Genes que são sempre necessários e, portanto, sempre expressos. Estes incluem, por exemplo, genes para o metabolismo energético (por exemplo, glicólise ). Você os chama de genes constitutivos . O termo expressão constitutiva descreve o estado de atividade contínua. Os genes que podem ser ativados ou desativados conforme necessário são chamados de opcionais . 

Quando se trata de onde certos genes são expressos, a melhor maneira de ver isso é no desenvolvimento das células. Em nosso corpo, temos diferentes tipos de células que assumem tarefas especiais, por exemplo, células pulmonares ou cardíacas. Você também chama essa diferenciação da etapa de especialização . Para isso, uma célula produz apenas determinadas proteínas, dependendo do seu desenvolvimento. Assim, você também se refere a isso como expressão gênica diferencial .

Expressão gênica em eucariotos e procariontes

A expressão gênica em eucariotos e procariontes não é exatamente a mesma. Existem três diferenças principais, que agora veremos em detalhes. Você já aprendeu mais sobre a expressão dos eucariotos. Ocorre em duas etapas espacial e temporalmente separadas. Primeiro a transcrição no núcleo da célula, seguida pela tradução no citoplasma. Nos procariontes, por outro lado, há apenas uma etapa que ocorre no citoplasma.

Além disso, em eucariotos, apenas uma proteína é formada a partir de cada mRNA. Isso é o que você chama de RNA monocistrônico . Em procariontes, por outro lado, várias proteínas podem ser formadas em um mRNA ao mesmo tempo. Isso é então chamado de  RNA policistrônico . Finalmente, a regulação do gene também difere . Porque isso é muito mais complexo em eucariotos do que em procariontes. 

Regulação gênica por indução de substrato

A indução do substrato é baseada no modelo operon de Jacob e Monod e assume o artigo correspondente como base. Na indução de substrato, a enzima necessária é produzida na presença do substrato a ser processado. A seguir, a indução de substrato é apresentada como um exemplo usando o modelo do operon lactose (operon lac) no processo.

Se o procarioto Escherichia coli (E. coli) contém o açúcar do leite lactose na célula, ele se liga ao repressor, que é assim inativado. Isso permite que a RNA polimerase funcione e sintetize as três enzimas lacZ, lacY, lacA para quebrar a lactose. No entanto, se não houver lactose na célula, o repressor se liga ao operador e impede aTranscrição para a síntese de enzimas que degradam a lactose.
Do ponto de vista da célula, o processo de regulação gênica garante que os recursos sejam utilizados economicamente, pois somente enzimas de degradação da lactose são formadas se houver lactose na célula.

Em resumo:

Não há lactose na célula : o repressor liga-se ao operador e impede a transcrição das enzimas de degradação da lactose (repressor ativo)

Há lactose na célula : as moléculas de lactose se ligam ao repressor e, assim, alteram sua estrutura (repressor inativo ). A RNA polimerase pode executar e sintetizar as enzimas que degradam a lactose.

Regulação genética através da repressão do produto final será tratado em artigo separado.