Генный продукт — это биохимический материал, РНК или белок , образующийся в результате экспрессии гена . Измерение количества генного продукта иногда используется, чтобы сделать вывод о том, насколько активен ген. Аномальное количество генного продукта может коррелировать с аллелями , вызывающими заболевания , например, с повышенной активностью онкогенов , которые могут вызывать рак . [1] [2] Ген определяется как «наследственная единица ДНК , необходимая для производства функционального продукта». [3] Нормативные элементы включают:
Эти элементы работают в сочетании с открытой рамкой считывания для создания функционального продукта. Этот продукт может транскрибироваться и функционировать как РНК или транслироваться с мРНК в белок, который будет функционировать в клетке.
Молекулы РНК, которые не кодируют какие-либо белки, по-прежнему сохраняют свою функцию в клетке. Функция РНК зависит от ее классификации. Эти роли включают в себя:
Синтезу белка способствуют функциональные молекулы РНК, такие как тРНК , которая помогает добавлять правильную аминокислоту к полипептидной цепи во время трансляции , рРНК , основной компонент рибосом (которые направляют синтез белка), а также мРНК , которая несет инструкции по созданию белков. белковый продукт. [4]
Одним из типов функциональных РНК, участвующих в регуляции, являются микроРНК ( миРНК ), которые подавляют трансляцию. [5] Эти микроРНК действуют путем связывания с комплементарной целевой последовательностью мРНК, предотвращая возникновение трансляции. [4] [6] Короткие интерферирующие РНК ( миРНК ) также действуют посредством негативной регуляции транскрипции. Эти молекулы миРНК работают в комплексе РНК-индуцированного молчания ( RISC ) во время РНК-интерференции , связываясь с целевой последовательностью ДНК, чтобы предотвратить транскрипцию специфической мРНК. [6]
Белки — это продукты гена, которые образуются в результате трансляции зрелой молекулы мРНК. Белки по своей структуре содержат 4 элемента: первичный, вторичный, третичный и четвертичный. Линейная аминокислотная последовательность также известна как первичная структура. Водородные связи между аминокислотами первичной структуры приводят к образованию альфа-спиралей или бета-листов . [7] Эти стабильные складки представляют собой вторичную структуру. Особое сочетание первичной и вторичной структур образует третичную структуру полипептида. [7] Четвертичная структура относится к тому, как несколько цепей полипептидов складываются вместе. [7]
Белки выполняют множество различных функций в клетке, и эта функция может варьироваться в зависимости от полипептидов, с которыми они взаимодействуют, и их клеточной среды. Белки-шапероны стабилизируют вновь синтезированные белки. Они гарантируют, что новый белок сворачивается в правильную функциональную конформацию, а также не допускают агрегации продуктов в тех областях, где они не должны образовываться. [8] Белки также могут действовать как ферменты , увеличивая скорость различных биохимических реакций и превращая субстраты в продукты. [7] [9] Продукты можно модифицировать путем присоединения таких групп, как фосфат, с помощью фермента к конкретным аминокислотам в первичной последовательности. [9] Белки также можно использовать для перемещения молекул в клетке туда, где они необходимы, они называются моторными белками . [9] Форма клетки поддерживается белками. Белки, такие как актин , микротрубочки и промежуточные нити, обеспечивают структуру клетки. [7] Другой класс белков обнаружен в плазматических мембранах. Мембранные белки могут быть связаны с плазматической мембраной по-разному, в зависимости от их структуры. [9] Эти белки позволяют клетке импортировать или экспортировать клеточные продукты, питательные вещества или сигналы во внеклеточное пространство и из него. [7] [9] Другие белки помогают клетке выполнять регуляторные функции. Например, факторы транскрипции связываются с ДНК, помогая транскрипции РНК. [10]
В 1941 году Бидл и Татум на основе изучения мутантов гриба Neurospora sitophila предположили , что гены контролируют специфические биохимические реакции. [11] Они предположили, что функционирование организма зависит от комплексной системы химических реакций, контролируемых тем или иным образом генами. Далее они отметили, что «вполне разумно предположить, что эти гены, которые сами являются частью системы, контролируют или регулируют определенные реакции в системе, либо действуя непосредственно как ферменты , либо определяя специфичность ферментов». Эта линия рассуждений привела к появлению « гипотезы одного гена – одного фермента ». В ретроспективной статье [12] Бидл обсудил состояние гипотезы «один ген — один фермент» спустя 10 лет после ее выдвижения. Бидл прокомментировал встречу биологов на симпозиуме в Колд-Спринг-Харборе в 1951 году. Он отметил: «У меня сложилось впечатление, что число тех, чья вера в один ген-один фермент оставалась непоколебимой, можно пересчитать на пальцах одной руки — с парой оставшихся пальцев». над." Однако к началу 1960-х годов на основе многочисленных экспериментов утвердилась концепция о том, что последовательность оснований ДНК гена определяет аминокислотную последовательность белка. Например, эксперимент Крика, Бреннера, Барнетта и Уоттс-Тобина в 1961 году [13] продемонстрировал, что каждая аминокислота в белке кодируется соответствующей последовательностью из трех оснований в ДНК (называемой кодоном). Вскоре после этого были определены конкретные назначения кодонов для каждой аминокислоты (см. Генетический код ).
{{cite web}}: Отсутствует или пусто |url=( помощь )