Tài liệu Biểu hiện gen pptx

Biểu hiện gen Biểu hiện gen, thuật ngữ tiếng Anh: gene expression hay expression, ám chỉ mọi quá trình liên quan đến việc chuyển đổi thông tin di truyền chứa trong gen gen là một đoạn/

Biểu hiện gen

Biểu hiện gen, (thuật ngữ tiếng Anh: gene

expression hay expression), ám chỉ mọi quá

trình liên quan đến việc chuyển đổi thông tin di truyền chứa trong gen (gen là một đoạn/chuỗi ADN) để chuyển thành các axít amin (hay

protein) (mỗi loại protein sẽ thể hiện một cấu trúc và chức năng riêng của tế bào) Tuy nhiên, cũng tồn tại các gen không mã hóa cho protein (ví dụ: gen rARN, gen tARN)

Biểu hiện gen là quá trình đa giai đoạn

 Với sinh vật nhân sơ: Có 2 giai đoạn chính

là sao mã (hay còn gọi là phiên mã) và dịch

mã

 Với sinh vật nhân chuẩn: Ngoài 2 giai đoạn trên, còn có thêm giai đoạn chế biến ARN nằm ở giữa 2 giai đoạn đó

Mục lục

 1 Các giai đoạn chính

o 1.1 Sao mã (Phiên mã)

o 1.2 Xử lí ARN

 1.2.1 Gắn mũ

 1.2.2 Ghép mảnh

 1.2.3 Thêm đuôi polyA

o 1.3 Dịch mã

 2 Các kiểu biểu hiện gen

 3 Đo đạc định lượng

 4 Điều tiết biểu hiện gen

 5 Liên kết ngoài

Các giai đoạn chính

Sao mã (Phiên mã)

Bài chi tiết: Sao mã

Sao mã là quá trình dùng mạch mang nghĩa của gen làm mẫu để tổng hợp thành một ARN (dạng mạch đơn) Enzym tham gia làm xúc tác cho

quá trình phản ứng có tên là ARN polymeraza

(RNA polymerase)

Với sinh vật nhân thực, có 3 loại ARN

polymeraza, mỗi loại sẽ sao mã ra một nhóm ARN khác nhau ARN polymeraza I thì dùng để tổng hợp ra rARN, ARN polymeraza II (Pol II) thì dùng để tổng hợp ra mọi mARN (là các

protein để mã hóa ARN), và ARN polymeraza III thì dùng để tổng hợp ra tARN và một số

ARN ổn định nhỏ khác ARN polymeraza II là quan trọng nhất

Xử lí ARN

Là giai đoạn chỉ diễn ra ở sinh vật nhân chuẩn, bao gồm các sự kiện: gắn mũ (capping), ghép mảnh (splicing) và thêm đuôi polyA

Gắn mũ

Các mARN của sinh vật nhân thật và virus có một cấu trúc đặc biệt ở đầu 5´, gọi là “mũ” –

thực chất là phân tử 7-metyl-guanosin Quá

trình gắn mũ này xảy ra trong quá trình phiên

mã và được bảo đảm đặc hiệu cho cấu trúc 5´ mARN Cấu trúc mũ này có tác dụng bảo vệ

ARN mới hình thành khỏi các enzym

exonucleaza 5’-3’, là vị trí gắn trực tiếp cho

phức hợp gắn với mũ (CBC - cap-binding

complex) – chuẩn bị cho các bước chế biến tiền mARN kế tiếp và cũng là vị trí gắn cho các

nhân tố trong tế bào chất cần thiết trong quá

trình dịch mã

Ghép mảnh

Ở sinh vật nhân chuẩn, gen không chỉ chứa các đoạn mang mã mà còn xen kẽ bởi các đoạn

không mang mã, lần lượt được gọi là exon và intron Trong quá trình chế biến tiền mARN, các đoạn intron này được loại bỏ và các đoạn exon nối lại với nhau tạo thành mARN trưởng thành Chính mARN trưởng thành này mới là khuôn chính xác cho quá trình dịch mã mARN thành

protein tương ứng Sự kiện trên được gọi là

ghép mảnh (splicing), cũng được thực hiện đồng thời với quá trình phiên mã và tiếp tục sau phiên

mã bởi một phức hợp lớn gồm các snRNP

(small nuclear ribonucleoprotein) (gọi là

spliceosome) Một trong những đặc điểm nổi bật của ghép mảnh chính là ghép mảnh lựa chọn: Các exon trên mARN gồm 2 loại là exon cấu

thành và exon lựa chọn, trong đó, chỉ có exon cấu thành luôn được giữ lại trên mARN trưởng thành Chính nhờ ghép mảnh lựa chọn, một gen

có thể tạo ra sản phẩm là nhiều protein khác

nhau và vì thế, làm tăng độ đa dạng cũng như độ phức tạp của bộ gen sinh vật nhân chuẩn

Thêm đuôi polyA

Quá trình này liên quan mật thiết với việc kết thúc phiên mã Tuy nhiên, tác dụng của việc gắn đuôi polyA cho mARN để tạo thành mARN

trưởng thành vẫn chưa được hiểu rõ

Dịch mã

Các kiểu biểu hiện gen

Phần lớn thuật ngữ được dùng để miêu tả các

mô hình của sự biểu hiện gen, bao gồm:

 Gen cấu trúc là một gen được phiên mã liên

tục khi so sánh với gen tùy ý chỉ được dịch

mã khi cần thiết

 Gen giữ nhà (housekeeping gene) là một

gen cấu trúc điển hình, được phiên mã ở một mức độ tương đối liên tục Những sản phẩm

từ sự phiên mã các gen này cần cho sự duy trì sự sống tế bào Có thể nói là sự biểu hiện của chúng không bị ảnh hưởng bởi những điều kiện thí nghiệm Ví dụ như actin,

GAPDH và ubiquitin

 Gen tuỳ ý là gen chỉ được phiên mã khi cần

so sánh với gen cấu thành

 Gen cảm ứng là gen mà sự biểu hiện của nó

nhằm đáp ứng với những thay đổi của môi trường hay phụ thuộc vào từng trạng thái

trong chu kỳ tế bào

Đo đạc định lượng

Đề mục này cần được mở rộng

Biểu hiện của một gen cụ thể có thể ước định một cách gián tiếp dùng công nghệ vi mảng

ADN, nó cho ta biết số liệu thô về độ tập trung của tế bào tại các ARN thông tin khác nhau;

thường là vài ngàn tế bào tại cùng một thời

điểm Tiếng Anh vẫn thường gọi là expression

profiling, nhưng thực ra từ này dùng không

đúng lắm

Biểu hiện của nhiều gen được xác định thường

là ổn định sau giai đoạn sao mã, nên việc tăng

độ tập trung mARN không có nghĩa là sẽ làm tăng độ biểu hiện Một phương pháp khác chính xác và nhạy hơn để đo độ biểu hiện gen là phản ứng chuỗi polymeraza thời gian thực Với

đường cong được tạo ra cẩn thận nó có thể cho

ra phép đo tuyết đối như số lượng bản sao của

mARN trên mỗi nanolitre của homogenized

tissue, hay số lượng bản sao mARN trên tổng số poly-adenosin ARN Mức độ biểu hiện gen có

thể được đo đạc bằng cách kết hợp (fusing)

protein mong muốn với một protein thông báo

khác, chẳng hạn protein lân quang lục hay

enzym beta-galactosidaza Từ đó, mức độ biểu

hiện của những protein thông báo có thể được

định lượng trực tiếp dùng các kĩ thuật chuẩn hóa

có sẵn

Điều tiết biểu hiện gen

Bài chi tiết: Điều tiết biểu hiện gen

Điều tiết biểu hiện gen là sự điều khiển tế bào

về mặt số lượng và thời gian xuất hiện của các hàm chức năng của một gen Bất kì giai đoạn nào trong biểu hiện gen cũng có thể được điều hòa, từ giai đoạn sao mã ADN-ARN đến giai

đoạn biến đổi hậu phiên dịch của một protein Điều hòa gen điều khiển tế bào về mặt cấu trúc

và chức năng, và là cơ sở cho sự phân dị tế bào, đồng hình di truyền và sự linh hoạt và thích nghi của bất cứ sinh vật nào