Hox-genele determină schema corpului animalelor. Este foarte important ca acestea să fie exprimate în cantitatea potrivită, în locul potrivit și în momentul potrivit al dezvoltării embrionare - altfel schema întregului corp va fi întreruptă. Se pare că pentru aceste gene există un tip special de reglementare a traducerii care permite un tip de proteine să fie separat de toate celelalte. Pe ARNm-ul lor există site-uri asemănătoare IRES care pot declanșa traducerea. În acest caz, traducerea dependentă de cap pentru aceste proteine este dezactivată.
Nox-genele sunt un obiect important pentru învățare
Genele Hox sunt o familie mare de gene care determină structura organismului în organismele multicelulare. Acestea reglementează dezvoltarea proteinelor care codifică organismul și asigură formarea adecvată a organelor și țesuturilor [1]. Este dificil să se supraestimeze distribuția lor, deoarece sunt aproape toate multicelulare. Ele controlează dezvoltarea vertebratelor, inclusiv a oamenilor [1]. Sub influența lor se formează atât aripile muștelor cât și aripioarele mamiferelor [2]. Chiar și florile din plante apar datorită proteinelor codificate în aceste gene [3]. Astfel, activitatea genelor Hox determină structura corpului.
Cu toate acestea, mecanismul de reglementare a exprimării genelor Nox rămâne înșelător. Este clar că acest proces este foarte complex și în mai multe etape, implică ARN necodare [4]. De asemenea, structura cromatinei este importantă în localizarea genelor Nox pe ADN [4]. Genele în sine sunt situate pe cromozomi în ordine, deci o activare strictă și consecventă a acestora este necesară pentru ca corpul să se formeze corect.
Recent, oamenii de stiinta au descoperit o alta etapa de reglementare - chiar inainte de inceperea sintezei proteinelor codificate in no-genele (in timpul initierii traducerii) [5].
Începerea traducerii este diferită
Deci, materialul genetic al celulei este codificat în ADN. Cu ADN, se citește un tip specific de ARN și cu ARN - o proteină. Acest tip de ARN se numește ARN-matrice, în eucariote are o structură definită [6]. Aceasta este o moleculă liniară, respectiv, are 2 capete, care se numesc capetele 5 'și 3'. La capătul 5 'există o structură specială - capac. Este necesar să se înceapă sinteza proteinelor pe matricea ARN, deoarece atrage fabrica de proteine - ribozomul.
Se întâmplă cu noi, dar nu cu viruși. Mai exact, nu toți virușii. Unii au alte structuri în ARN care inițiază sinteza proteinelor - IRES. Se pare că ARN-ul de mamifere uneori dezvăluie structuri care sunt similare cu virușii IRES. În acest caz, capacul este de asemenea prezent. A obținut ARN cu două semnale care atrag ribozomul. Acest fenomen interesant are deseori un sens biologic important. De exemplu, sub stres, inițierea traducerii dependente de cap este suprimată [7, 8]. Dar unele proteine trebuie să fie sintetizate și sub stres. Atunci celulele utilizează IRES. Și cum funcționează un astfel de sistem mixt în condiții normale, nu șocante, este un mare mister. Celulele IRES celulare nu sunt similare între ele [9]. rolul lor în dezvoltarea corpului nu este clar. Cercetătorii care studiază regulamentul genelor Nox au încercat să găsească un răspuns la această întrebare [10].
Genele moxa Hox au virusuri IRES?
Este interesant faptul că în ARNm-ul anumitor genuri Nox se presupune că este IRES. Iar IRES atrage ribozomul și declanșează sinteza proteinelor. Primele dovezi experimentale au fost deja prezentate în favoarea acestei ipoteze [10]. De asemenea, oamenii de stiinta au descoperit un alt element de reglementare special - elementul inhibitor al traducerii (TIE), care blocheaza sinteza proteinelor dependente de cap [11]. Aspectul elementului de blocare explică de ce, în prezența unei structuri de capac. și IRES funcționează numai pentru IRES.
De ce este IRES mai bun decât un cap?
Importanța acelei porțiuni a ARN în care se află IRES propusă este confirmată experimental în acest caz. Sa demonstrat că dacă unul dintre șoarecii Noxes este mutat. prin ștergerea IRES, șoarecele se va dezvolta anormal (a se vedea figura 1).
Figura 1. Patologii în dezvoltarea scheletului șoarecilor cu deleții în regiunea 5'-netranslatată într-unul din genele Hox-Noha9. Oamenii de stiinta au dedus o linie de soareci in care IRES este deteriorat intr-una din genele No. Astfel de șoareci se dezvoltă anormal. Ele sunt deranjate de structura scheletului: de exemplu, nu sunt suficiente coaste (săgețile negre indică coastele lipsă). Se observă și alte patologii. O imagine din [11].
Se sugerează că pentru proteinele foarte importante care sunt codificate în genele No. IRES este mai bun decât capacul. Acest lucru se datorează faptului că structura capacului pentru toate mARN-urile este aceeași. Și IRES sunt diferite. Adică, proteinelor care determină structura corpului, avem nevoie de o abordare individuală. Chiar și debutul sintezei este o etapă importantă de reglementare și trebuie să fie unic pentru fiecare astfel de proteină.
Glosar de termeni:
- IRES (Site de intrare internă a ribozomului) este un sit intern de debarcare a ribozomilor.
- Genele Hox sunt o familie de gene care codifică factorii de transcripție care reglează formarea de organe și țesuturi în timpul dezvoltării organismului.
- Deleția este eliminarea unui fragment al moleculei ADN.
- Cap-7-metilguanozină - structura la capătul 5 'al matricei ARN.
- Ribosomul este un complex format din ARN și proteine și servește la sinteza proteinelor din aminoacizi, conform unei matrice date, pe baza informațiilor genetice furnizate de ARN-ul matricial (mRNA).
- Traducere - sinteza proteinei pe matricea ARN.
- Cromozomul - o structură constând din ADN și proteine, localizate în nucleul unei celule eucariote. Este destinat depozitării, realizării și transferului de informații genetice.
- Eucariotele sunt organisme vii, ale căror celule conțin nuclee.