Gen jądrowy - Nuclear gene

Gen jądrowy jest gen znajduje się w jądrze komórkowym z eukariota . Termin ten służy do odróżnienia genów jądrowych od genów organelli endosymbiotycznych , czyli genów w mitochondriach , a w przypadku roślin i alg chloroplastów , które są gospodarzem własnego systemu genetycznego i mogą wytwarzać białka od podstaw. Gen jądrowy jest tylko jednym z genetycznych elementów budulcowych całego genomu organizmu eukariotycznego .

Struktura

Genomy eukariotyczne mają odrębne struktury chromatyny wyższego rzędu , które są ściśle upakowane i ostatecznie zorganizowane w pewien konstrukt, który funkcjonalnie odnosi się do ekspresji genów. Struktury te działają w celu upakowania genomu w mocno skompresowanej postaci w jądrze komórkowym , jednocześnie zapewniając dostęp do genu w razie potrzeby, na przykład podczas transkrypcji genów , replikacji i naprawy DNA . Funkcja genomu jest bezpośrednio związana z tym systemem organizacyjnym, w którym istnieje szereg złożonych mechanizmów i szlaków biochemicznych, które mogą wpływać na ekspresję poszczególnych genów w genomie. Jądro zawiera również szereg odrębnych ognisk podjądrowych zwanych ciałami jądrowymi, które są dynamicznie kontrolowanymi strukturami, które pomagają w bardziej wydajnym przebiegu wielu procesów jądrowych. Na przykład aktywne geny mogą migrować z regionów chromosomowych i koncentrować się w ogniskach podjądrowych, znanych jako fabryki transkrypcji.

Interakcje endosymbiotyczne organelli

Choć oddzielone od siebie w obrębie komórki, geny jądrowe oraz mitochondrialne i chloroplastowe mogą wpływać na siebie na wiele sposobów. Geny jądrowe odgrywają główną rolę w ekspresji genów chloroplastów i genów mitochondrialnych. Ponadto produkty genów mitochondriów mogą same wpływać na ekspresję genów w jądrze komórkowym. Można to osiągnąć poprzez metabolity, a także poprzez translokację pewnych peptydów z mitochondriów do jądra, gdzie mogą następnie wpływać na ekspresję genów.

Synteza białek

Większość białek w komórce to produkt informacyjnego RNA transkrybowanego z genów jądrowych, w tym większość białek organelli, które są wytwarzane w cytoplazmie, jak wszystkie produkty genów jądrowych, a następnie transportowane do organelli. Geny w jądrze są ułożone liniowo na chromosomach , które służą jako rusztowanie dla replikacji i regulacji ekspresji genów . Jako takie są zwykle pod ścisłą kontrolą liczby kopii i replikują się jeden raz na cykl komórkowy. Komórki jądrowe, takie jak płytki krwi , nie posiadają jądrowego DNA i dlatego muszą mieć alternatywne źródła RNA, które są im potrzebne do wytwarzania białek.

Znaczenie

Wiele czynników transkrypcyjnych pochodzenia jądrowego odgrywało rolę w ekspresji łańcucha oddechowego. Czynniki te mogły również przyczynić się do regulacji funkcji mitochondriów. Jądrowy czynnik oddechowy (NRF-1) łączy się z białkami genów kodujących układ oddechowy, z enzymem limitującym szybkość biosyntezy oraz z elementami replikacji i transkrypcji mitochondrialnego DNA lub mtDNA . Drugi jądrowy czynnik oddechowy (NRF-2) jest niezbędny do maksymalizacji produkcji podjednostki IV oksydazy cytochromu c (COXIV) i Vb (COXVb).

Badanie sekwencji genów w celu specjacji i określenia podobieństwa genetycznego to tylko jedno z wielu zastosowań współczesnej genetyki, a rola, jaką oba typy genów odgrywają w tym procesie, jest ważna. Chociaż zarówno geny jądrowe, jak i geny w organellach endosymbiotycznych zapewniają strukturę genetyczną organizmu, istnieją różne cechy, które można lepiej zaobserwować, patrząc na jedno z nich w porównaniu z drugim. DNA mitochondrialne jest przydatne w badaniu specjacji, ponieważ zwykle jako pierwszy ewoluuje w rozwoju nowego gatunku, który różni się od chromosomów genów jądrowych, które można badać i analizować indywidualnie, z których każdy daje własną potencjalną odpowiedź na specjacja stosunkowo niedawno wyewoluowanego organizmu.

Ponieważ geny jądrowe są podstawą genetyczną wszystkich organizmów eukariotycznych, wszystko, co może wpływać na ich ekspresję, wpływa bezpośrednio na cechy tego organizmu na poziomie komórkowym. Interakcje między genami organelli endosymbiotycznych, takich jak mitochondria i chloroplasty, to tylko kilka z wielu czynników, które mogą oddziaływać na genom jądrowy.

Bibliografia