Ядерный ген - Nuclear gene

А ядерный ген это ген расположен в ядро клетки из эукариот. Этот термин используется для отличия ядерных генов от генов эндосимбиотический органелла, то есть гены в митохондрия, а в случае растений и водорослей хлоропласт, которые проводят свои генетическая система и может производить белки с нуля.[1] Ядерный ген - это всего лишь один из генетических строительных блоков всего эукариотического организма. геном.

Структура

Геномы эукариот имеют отчетливые хроматин структуры, которые плотно упакованы и в конечном итоге организованы в определенную конструкцию, которая функционально связана с экспрессией генов. Эти структуры функционируют для упаковки генома в сильно сжатой форме в ядро клетки, при этом обеспечивая доступ к гену при необходимости, например, во время транскрипция гена, репликация, и Ремонт ДНК.[2] Функция генома напрямую связана с этой организационной системой, в которой существует ряд сложных механизмов и биохимических путей, которые могут влиять на экспрессию отдельных генов в геноме.[2]

Взаимодействие эндосимбиотических органелл

Хотя ядерные гены, а также гены митохондрий и хлоропластов отделены друг от друга внутри клетки, они также могут влиять друг на друга разными способами. Ядерные гены играют важную роль в экспрессии генов хлоропластов и митохондриальных генов.[3] Кроме того, генные продукты митохондрий могут сами влиять на экспрессию генов в ядре клетки.[4] Это можно сделать через метаболиты а также через определенные пептиды перемещаясь из митохондрий в ядро, где они затем могут влиять на экспрессию генов.[5][6][7]

Синтез белка

Большинство белков в клетке являются продуктом информационная РНК записано из ядерных генов, включая большинство белков органелл, которые продуцируются в цитоплазма как и все продукты ядерных генов, а затем транспортируются в органеллы. Гены в ядре расположены линейно по хромосомы, которые служат каркасом для репликации и регуляции экспрессия гена. Таким образом, они обычно находятся под строгим контролем количества копий и реплицируются один раз за клеточный цикл.[8] Ядерные клетки, такие как тромбоциты не владеть ядерная ДНК и поэтому должны иметь альтернативные источники РНК, которые им необходимы для генерации белков.

Значимость

Многие факторы транскрипции ядерного происхождения сыграли роль в экспрессии дыхательной цепи. Эти факторы, возможно, также способствовали регуляции функций митохондрий. Ядерный респираторный фактор (NRF-1) сливается с белками респираторных генов, с ферментом, ограничивающим скорость биосинтез, а также к элементам репликации и транскрипции митохондриальной ДНК, или мтДНК. Второй ядерный респираторный фактор (NRF-2) необходим для максимальной продукции цитохром-с-оксидазной субъединицы IV (COXIV) и Vb (COXVb).[3]

Изучение последовательностей генов с целью видообразования и определения генетического сходства - лишь одно из многих применений современной генетики, и роль, которую оба типа генов играют в этом процессе, очень важна. Хотя и ядерные гены, и гены в эндосимбиотических органеллах обеспечивают генетический состав организма, существуют определенные особенности, которые можно лучше наблюдать при взгляде на один по сравнению с другим. Митохондриальная ДНК полезна при изучении видообразования, поскольку она, как правило, первой развивается при развитии нового вида, который отличается от хромосом ядерных генов, которые можно исследовать и анализировать индивидуально, каждая из которых дает свой собственный потенциальный ответ относительно видообразование относительно недавно развившегося организма.[9]

Поскольку ядерные гены являются генетической основой всех эукариотических организмов, все, что может повлиять на их экспрессию, напрямую влияет на характеристики этого организма на клеточном уровне. Взаимодействия между генами эндосимбиотических органелл, таких как митохондрии и хлоропласты, - это лишь некоторые из многих факторов, которые могут действовать на ядерный геном.

Рекомендации

  1. ^ Гриффитс AJ, Гелбарт WM, Миллер JH, Левонтин RC (1999). «Природа геномов». Современный генетический анализ. Нью-Йорк: У. Х. Фриман.
  2. ^ а б Ван Бортл К., Корсес В.Г. (2012). «Ядерная организация и функция генома». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития. 28: 163–87. Дои:10.1146 / annurev-cellbio-101011-155824. ЧВК  3717390. PMID  22905954.
  3. ^ а б Херрин Д.Л., Никельсен Дж. (2004). «Процессинг и стабильность хлоропластной РНК». Фотосинтез Исследования. 82 (3): 301–14. Дои:10.1007 / s11120-004-2741-8. PMID  16143842.
  4. ^ Али А.Т., Беме Л., Карбахоса Г., Сейтан В.К., Смолл К.С., Ходжкинсон А. (февраль 2019 г.). «Ядерно-генетическая регуляция транскриптома митохондрий человека». eLife. 8. Дои:10.7554 / eLife.41927. ЧВК  6420317. PMID  30775970.
  5. ^ Феттерман Дж. Л., Баллингер С. В. (август 2019 г.). «Митохондриальная генетика регулирует экспрессию ядерных генов через метаболиты». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 116 (32): 15763–15765. Дои:10.1073 / pnas.1909996116. ЧВК  6689900. PMID  31308238.
  6. ^ Ким К. Х., Сон Дж. М., Бенаюн Б. А., Ли С. (сентябрь 2018 г.). «Митохондриальный пептид MOTS-c перемещается в ядро, чтобы регулировать экспрессию ядерного гена в ответ на метаболический стресс». Клеточный метаболизм. 28 (3): 516–524.e7. Дои:10.1016 / j.cmet.2018.06.008. ЧВК  6185997. PMID  29983246.
  7. ^ Mangalhara KC, Shadel GS (сентябрь 2018 г.). «Пептид, полученный из митохондрий, осуществляет ядерный выбор». Клеточный метаболизм. 28 (3): 330–331. Дои:10.1016 / j.cmet.2018.08.017. PMID  30184481.
  8. ^ Гриффитс AJ, Гелбарт WM, Миллер JH, Левонтин RC (1999). «Репликация ДНК». Современный генетический анализ. Нью-Йорк: У. Х. Фриман.
  9. ^ Мур WS (1995). "Вывод филогении из вариации мтДНК: деревья митохондриальных генов по сравнению с деревьями ядерных генов". Эволюция. 49 (4): 718. Дои:10.2307/2410325. JSTOR  2410325.