Ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης
μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται από τα κύτταρα για να αυξομειώσουν την παραγωγή συγκεκριμένων γονιδιακών προϊόντων / From Wikipedia, the free encyclopedia
Η Ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης, ή γονιδιακή ρύθμιση (Regulation of gene expression ή gene regulation),[1] περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα μηχανισμών που χρησιμοποιούνται από τα κύτταρα για να αυξήσουν ή να μειώσουν την παραγωγή συγκεκριμένων γονιδιακών προϊόντων (πρωτεΐνης ή RNA). Εξελιγμένα προγράμματα γονιδιακής έκφρασης παρατηρούνται ευρέως στη βιολογία, για παράδειγμα για να ενεργοποιήσουν αναπτυξιακές οδούς, να αποκρίνονται σε περιβαλλοντικά ερεθίσματα ή να προσαρμοστούν σε νέες πηγές τροφίμων. Ουσιαστικά οποιοδήποτε στάδιο της γονιδιακής έκφρασης μπορεί να διαμορφωθεί, από έναρξη μεταγραφής, σε μεταμεταγραφική ρύθμιση και στη μετα-μεταφραστική τροποποίηση (post-translational modification) μιας πρωτεΐνης. Συχνά, ένας ρυθμιστής γονιδίου ελέγχει έναν άλλο, και ούτω καθεξής, σε ένα γονιδιακό ρυθμιστικό δίκτυο. Η γονιδιακή ρύθμιση είναι απαραίτητη για τους ιούς, προκαρυώτες και ευκαρυώτες καθώς αυξάνει την ευελιξία και την προσαρμοστικότητα ενός οργανισμού επιτρέποντας στο κύτταρο να εκφράζει την πρωτεΐνη όταν χρειάζεται. Αν και ήδη από το 1951, η Μπάρμπαρα ΜακΚλίντοκ έδειξε αλληλεπίδραση μεταξύ δύο γενετικών τόπων, του ενεργοποιητή (Activator, Ac) και του διασπαστή (Dissociator, Ds), στον σχηματισμό χρώματος των σπόρων αραβοσίτου, η πρώτη ανακάλυψη ενός συστήματος γονιδιακής ρύθμισης θεωρείται ευρέως ότι είναι η ταυτοποίηση το 1961 του οπερονίου lac, που ανακαλύφθηκε από τους Φρανσουά Ζακόμπ και Ζακ Μονό, στην οποία ορισμένα ένζυμα εμπλέκονται στον μεταβολισμό της λακτόζης εκφράζονται από την Εσερίχια κόλι μόνο παρουσία λακτόζης και απουσία γλυκόζης. Στους πολυκύτταρους οργανισμούς, η γονιδιακή ρύθμιση οδηγεί σε κυτταρική διαφοροποίηση και μορφογένεση στο έμβρυο, οδηγώντας στη δημιουργία διαφορετικών τύπων κυττάρων που διαθέτουν διαφορετικές κατατομές (προφίλ) γονιδιακής έκφρασης από την ίδια γονιδιωματική αλληλουχία. Αν και αυτό δεν εξηγεί πώς προέκυψε η ρύθμιση των γονιδίων, οι εξελικτικοί βιολόγοι το περιλαμβάνουν ως μερική εξήγηση του πώς λειτουργεί η εξέλιξη σε μοριακό επίπεδο, και είναι κεντρικό στην επιστήμη της εξελικτικής αναπτυξιακής βιολογία ("evolutionary developmental biology, evo-devo").