1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

النبات

مواضيع عامة في علم النبات

الجذور - السيقان - الأوراق

النباتات الوعائية واللاوعائية

البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)

الطحالب

النباتات الطبية

الحيوان

مواضيع عامة في علم الحيوان

علم التشريح

التنوع الإحيائي

البايلوجيا الخلوية

الأحياء المجهرية

البكتيريا

الفطريات

الطفيليات

الفايروسات

علم الأمراض

الاورام

الامراض الوراثية

الامراض المناعية

الامراض المدارية

اضطرابات الدورة الدموية

مواضيع عامة في علم الامراض

الحشرات

التقانة الإحيائية

مواضيع عامة في التقانة الإحيائية

التقنية الحيوية المكروبية

التقنية الحيوية والميكروبات

الفعاليات الحيوية

وراثة الاحياء المجهرية

تصنيف الاحياء المجهرية

الاحياء المجهرية في الطبيعة

أيض الاجهاد

التقنية الحيوية والبيئة

التقنية الحيوية والطب

التقنية الحيوية والزراعة

التقنية الحيوية والصناعة

التقنية الحيوية والطاقة

البحار والطحالب الصغيرة

عزل البروتين

هندسة الجينات

التقنية الحياتية النانوية

مفاهيم التقنية الحيوية النانوية

التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها

تصنيع وتخليق المواد النانوية

تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية

الرقائق والمتحسسات الحيوية

المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا

اللقاحات

البيئة والتلوث

علم الأجنة

اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس

الاخصاب

التشطر

العصيبة وتشكل الجسيدات

تشكل اللواحق الجنينية

تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية

مقدمة لعلم الاجنة

الأحياء الجزيئي

مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي

علم وظائف الأعضاء

الغدد

مواضيع عامة في الغدد

الغدد الصم و هرموناتها

الجسم تحت السريري

الغدة النخامية

الغدة الكظرية

الغدة التناسلية

الغدة الدرقية والجار الدرقية

الغدة البنكرياسية

الغدة الصنوبرية

مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء

الخلية الحيوانية

الجهاز العصبي

أعضاء الحس

الجهاز العضلي

السوائل الجسمية

الجهاز الدوري والليمف

الجهاز التنفسي

الجهاز الهضمي

الجهاز البولي

المضادات الحيوية

مواضيع عامة في المضادات الحيوية

مضادات البكتيريا

مضادات الفطريات

مضادات الطفيليات

مضادات الفايروسات

علم الخلية

الوراثة

الأحياء العامة

المناعة

التحليلات المرضية

الكيمياء الحيوية

مواضيع متنوعة أخرى

الانزيمات

علم الاحياء : الكيمياء الحيوية :

Regulation of Gene Expression

المؤلف:  Denise R. Ferrier

المصدر:  Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry

الجزء والصفحة: 

31-12-2021

1334

Regulation of Gene Expression

 

Gene expression results in the production of a functional gene product (either RNA or protein) through the processes of transcription and translation (Fig. 1).

Genes can be either constitutive (always expressed, housekeeping genes) or regulated (expressed only under certain conditions in all cells or in a subset of cells). The ability to appropriately induce (positively regulate) or repress (negatively regulate) genes is essential in all organisms. Regulation of gene expression occurs primarily at transcription in both prokaryotes and eukaryotes and is mediated through trans-acting proteins binding to cis-acting regulatory DNA elements.

In eukaryotes, regulation also occurs through DNA modifications and through posttranscriptional and posttranslational processing. In prokaryotes, such as Escherichia coli, the coordinate regulation of genes whose protein products are required for a particular process is achieved through operons (groups of genes sequentially arranged on the chromosome along with the regulatory elements that determine their transcription). The lac operon contains the Z, Y, and A structural genes, the protein products of which are needed for the catabolism of lactose. It is subject to negative and positive regulation.
When glucose is available, the operon is repressed by the binding of the repressor protein (the product of the lacI gene) to the operator, thus preventing transcription. When only lactose is present, the operon is induced by an isomer of lactose (allolactose) that binds the repressor protein, preventing it from binding to the operator. In addition, cyclic adenosine monophosphate (cAMP) binds the catabolite activator protein (CAP), and the complex binds the DNA at the CAP site. This increases promoter efficiency and results in the expression of the structural genes through the production of a polycistronic messenger RNA (mRNA). When both glucose and lactose are present, glucose prevents formation of cAMP, and transcription of these genes is negligible. The trp operon contains genes needed for the synthesis of tryptophan (Trp), and, like the lac operon, it is regulated by negative control. Unlike the lac operon, it is also regulated by attenuation, in which mRNA synthesis that escaped repression by Trp is terminated before completion. Transcription of ribosomal RNA and transfer RNA is selectively inhibited in prokaryotes by the stringent response to amino acid starvation. Translation is also a site of prokaryotic gene regulation: Excess ribosomal proteins bind the Shine-Dalgarno sequence on their own polycistronic mRNA, preventing ribosomes from binding.

Gene regulation is more complex in eukaryotes. Operons are not present, but coordinate regulation of the transcription of genes located on different chromosomes can be achieved through the binding of trans-acting proteins to cis-acting elements as seen in the galactose circuit in unicellular yeast. In multicellular organisms, hormones can cause coordinated regulation, either through the binding of the hormone receptor–hormone complex to the DNA (as with steroid hormones) or through the binding of a protein that is activated in response to a second messenger (as with glucagon). In each case, binding to DNA is mediated through structural motifs such as the zinc finger. Co- and posttranscriptional regulation is also seen in eukaryotes and includes alternative mRNA splicing and polyadenylation, mRNA editing, and variations in mRNA stability as seen with transferrin receptor synthesis and with RNA interference. Regulation at the translational level can be caused by the phosphorylation and inhibition of eukaryotic initiation factor-
Gene expression in eukaryotes is also influenced by accessibility of DNA to the transcriptional apparatus (as seen with epigenetic changes to histone proteins), the amount of DNA, and the arrangement of the DNA.


Figure 1:  Summary of key concepts for the regulation of gene expression. Trp = tryptophan; rRNA, tRNA, mRNA = ribosomal, transfer, and messenger RNA, respectively; ppGpp; guanosine tetraphosphate; r-protein = ribosomal protein; SD = Shine-Dalgarno; Gal = galactose; UAS = upstream activating sequence; GRE = glucocorticoid response element; RNAi = RNA interference; eIF = eukaryotic initiation factor; ds = double stranded; ER = endoplasmic reticulum.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي