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Transkriptionsfaktoren und Genexpression

Damit unser Körper verschiedene Zelltypen hat, muss es einen Mechanismus zur Steuerung der Expression unserer Gene geben. In einigen Zellen sind bestimmte Gene ausgeschaltet, während sie in anderen Zellen transkribiert und in Proteine übersetzt werden. Transkriptionsfaktoren sind eines der häufigsten Werkzeuge, mit denen unsere Zellen die Genexpression steuern.

 

Eine kurze Definition

Transkriptionsfaktoren (TFs) sind Moleküle, die an der Regulierung der Genexpression beteiligt sind. Sie sind normalerweise Proteine, obwohl sie auch aus kurzer, nicht kodierender RNA bestehen können. TFs arbeiten normalerweise auch in Gruppen oder Komplexen und bilden mehrere Wechselwirkungen, die eine unterschiedliche Kontrolle der Transkriptionsraten ermöglichen.

 

Gene ein- und ausschalten

In Menschen (und anderen Eukaryoten), sind Gene , in der Regel in einem Standard „ off“ -Zustand, so TFs in erster Linie dazu dienen , die Genexpression zu schalten „ auf .“ Bei Bakterien ist das Gegenteil häufig der Fall, und Gene werden “ konstitutiv “ exprimiert, bis ein TF sie “ ausschaltet „. TFs erkennen bestimmte Nukleotidsequenzen (Motive) vor oder nach dem Gen auf dem Chromosom (Up- und Downstream).

 

Gene und Eukaryoten

Eukaryoten haben häufig eine Promotorregion stromaufwärts des Gens oder Enhancer-Regionen stromaufwärts oder stromabwärts des Gens mit bestimmten spezifischen Motiven, die von den verschiedenen TF-Typen erkannt werden. Die TFs binden, ziehen andere TFs an und bilden einen Komplex, der schließlich die Bindung durch RNA-Polymerase erleichtert und so den Transkriptionsprozess beginnt.

 

Warum Transkriptionsfaktoren wichtig sind

Transkriptionsfaktoren sind nur eines der Mittel, mit denen unsere Zellen verschiedene Kombinationen von Genen exprimieren, wodurch eine Differenzierung in die verschiedenen Arten von Zellen, Geweben und Organen ermöglicht wird, aus denen unser Körper besteht. Dieser Kontrollmechanismus ist äußerst wichtig, insbesondere angesichts der Ergebnisse des Humangenomprojekts, dass wir weniger Gene in unserem Genom oder auf unseren Chromosomen haben als ursprünglich angenommen.

Dies bedeutet, dass unterschiedliche Zellen nicht aus der unterschiedlichen Expression völlig unterschiedlicher Sätze von Genen entstanden sind, sondern eher unterschiedliche Niveaus der selektiven Expression derselben Gruppen von Genen aufweisen.

 

Der Kaskadeneffekt

TFs können die Genexpression steuern, indem sie einen “ Kaskaden “ -Effekt erzeugen, bei dem das Vorhandensein kleiner Mengen eines Proteins die Produktion größerer Mengen eines zweiten auslöst, was die Produktion noch größerer Mengen eines dritten auslöst , und so weiter. Die Mechanismen, durch die signifikante Effekte durch geringe Mengen des Ausgangsmaterials oder Stimulus induziert werden, sind die Grundmodelle der heutigen biotechnologischen Fortschritte in der Smart Polymer- Forschung.

 

Genexpression und Lebenserwartung

Die Manipulation von TFs zur Umkehrung des Zelldifferenzierungsprozesses ist die Grundlage für Methoden zur Ableitung von Stammzellen aus adulten Geweben. Die Fähigkeit zur Kontrolle der Genexpression sowie das Wissen aus der Untersuchung des menschlichen Genoms und der Genomik in anderen Organismen haben zu der Theorie geführt, dass wir unser Leben verlängern können, wenn wir nur die Gene kontrollieren, die den Alterungsprozess in unseren Zellen regulieren.

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