Ugrás a tartalomhoz

Népegészségügyi genomika

Ádány Róza (2011)

Debreceni Egyetem

Génexprsszió

Génexprsszió

Mi az oka annak, hogy egyes gének aktívak, mások pedig inaktívak?

Az emberi szervezet valamennyi sejtje ugyanazt a kromoszóma készletet tartalmazza mégis a specifikus szövetekben a géneknek csak kis hányada expresszálódik, a szövetek különböző fehérjéket tartalmaznak. Például az a gén, melyik a keratin fehérjét kódolja aktív a bőrsejtekben, de ugyanakkor nem fejeződik ki az agysejtekben.

Mi határozza meg, hogy az egyes szövetek melyik gént expresszálják, melyik aktiválódik? A génexpresszió (génkifejeződés) szabályozásának legfontosabb szintje a transzkripció. Minél nagyobb méretű a genom a szabályozás annál összetettebb a számos biokémiai folyamat működésének szabályozása, összehangolása miatt. Ugyancsak nagyobb a környezetből érkező különböző jelek száma, ami igen bonyolult kölcsönhatási rendszereket igényel. A szövetek specifikus működéséhez, a differenciáció egyes lépéseihez meghatározott génkészlet szükséges. A gének kifejeződésének szabályozása, melynek során figyelemmel kell lenni a pillanatnyi környezeti hatásokra is, több szinten nyilvánul meg.

A génkifejeződés a DNS-RNS-fehérje útvonal bármely szintjén szabályozható és befolyásolható. Fontos szerepet játszik a kromatinszerkezet (szokták durvább szintű szabályozásnak is nevezni), abban az értelemben, hogy a kromatinszerkezet kondenzáltsága határozza meg, hogy melyek azok a gének, amelyek hozzáférhetőek az RNS- polimeráz számára és melyek nem. A kromatinkondenzáció mellett a hisztonok modifikálása is szabályozó hatással bír, mivel a hiszton acetiláció elősegíti, a dezacetiláció gátolja az adott DNS- szekvencia átírását. A génexpresszió finom szintű szabályozását szabályozó elemek (un. cisz-elemek) és a velük kölcsönhatásban lévő transzkripciós faktorok (un. transz elemek) irányítják. A transzkripciós faktorok képesek felismerni és hozzákötődni a DNS meghatározott szakaszaihoz, ezáltal befolyásolni az RNS átírását. A cisz-elemek sokszor több 100 vagy akár 1000 kb távolságra helyezkednek el a géntől, ellentétben a promóter szekvenciától, mely a génátírást iniciálja. A promóterek a közvetlenül a gének előtt elhelyezkedő DNS szakaszok és a transzkripcióban rendkívül fontos szerepet töltenek be. Funkciójukat tekintve meghatározzák az adott gén átírásának helyét, irányát és gyakoriságát. A promoterek deléciókat és pontmutációkat tartalmazó változatokkal („up és down” mutációk) fokozzák vagy gyengítik a génátírást.

A transzkripció szövetspecifikus szabályozása

A cisz DNS elemek, melyek ENCHANCER (ERŐSÍTŐ) és silencer (csendesítő, gátló) elemek lehetnek, a szövet és fejlődési állapot-specifikus génexpresszió kulcselemei, hatásukat távolságtól és orientációtól függetlenül képesek kifejteni.

A szövetspecifictás két úton jöhet létre, vagy egy olyan aktivátor kötődik az cisz elemhez (enchancer), ami csak néhány sejttípusban van jelen, vagy, alternatív módon, egy szövetspecifikus elem egy olyan cisz elemet, mely megakadályozza a transzkripciós faktor kötődését.