DNA遺伝子の発現が異なる細胞タイプを生成する方法:
DNAを家を建てるための青写真として想像してください。すべての家は同様の材料で作られていますが、最終製品(居心地の良いコテージまたは広大な邸宅)は、青写真のどの部分が使用されているかとどのように使用されますか。同様に、体内のすべての細胞には同じDNAが含まれていますが、各細胞型で発現する(オンになっている)特定の遺伝子がそのユニークな同一性と機能を決定します。
DNA遺伝子発現が細胞の多様性にどのように寄与するかは次のとおりです。
1。転写調節:
* 異なるプロモーター: 各遺伝子には、その発現を制御するプロモーターと呼ばれる「スイッチ」があります。異なる細胞タイプには、異なる転写因子(プロモーターに結合するタンパク質)があり、特定の遺伝子を活性化または抑制することができます。
* クロマチン修飾: DNAが核内でパッケージ化される方法(クロマチン)は、遺伝子アクセシビリティに影響します。いくつかの遺伝子はしっかりと包まれているため、転写にアクセスできなくなりますが、他の遺伝子はよりゆるく詰め込まれ、遺伝子発現が可能になります。
2。転写後の調節:
* RNAスプライシング: 一次RNA転写産物は、異なる細胞で異なる方法で処理でき、異なるタンパク質産物につながる可能性があります。
* RNA安定性: メッセンジャーRNA(mRNA)の寿命は変化し、タンパク質産生レベルに影響を与えます。
* microRNA: 小さなRNA分子は、mRNAに結合することにより遺伝子発現を調節し、その翻訳または安定性に影響を与えます。
3。翻訳規制:
* 開始因子: mRNAに結合して翻訳を開始するタンパク質は、細胞特異的で調節するタンパク質合成です。
4。翻訳後調節:
* タンパク質修正: タンパク質は、リン酸化やグリコシル化など、翻訳後に修飾することができ、その機能と安定性に影響します。
例:
筋肉細胞とニューロンを考えてみましょう。どちらも同じDNAを含んでいますが、特殊な機能を満たすために異なる遺伝子を表現します。筋肉細胞は、筋肉収縮(ミオシンなど)に関与する遺伝子を発現し、ニューロンは電気信号の生成(イオンチャネルなど)の生成に関与する遺伝子を発現します。
概要:
さまざまなレベルでのこれらの調節メカニズムの組み合わせにより、各細胞タイプのユニークなタンパク質レパートリーが決まります。遺伝子発現のこの複雑な相互作用は、最終的に異なる細胞の特定の機能、構造、および行動を定義し、多細胞生物の多様で複雑な組織に寄与します。
「細胞分化」と呼ばれるこのプロセスは、施肥した卵が分裂し、異なる細胞系統を生成するときに発達の初期に始まります。 細胞が分化すると、寿命を通じて維持される特定の遺伝子発現パターンを継承します。
要約すると、複数のレベルで調節されたDNA遺伝子発現は、細胞分化と多様性の遺伝的青写真を提供し、協力して機能的な生物を形成する特殊な細胞の形成を可能にします。