Gene-adierazpenaren erregulazio

Gene-adierazpenaren erregulazioa zelula baten DNAn zein gene adieraziko diren kontrolatzen duen prozesua da. Hots, produktu funtzionalak (RNa-m edo proteinak) sortuko dituzten gene zehatz batzuk besterik ez ditu aktibatuko gene-adierazpenaren erregulazioak.

Organismo baten zelula somatiko guztiek DNA bera dute. Hala ere, denek ez dituzte gene berberak adierazten. Ehun ezberdinetako zelulak oso ezberdinak dira eta funtzio desberdinak dituzte (esaterako, neurona bat eta linfozito bat). Neurona  baten geneak nerbio-bulkadaren transmisioan parte hartzen duten neurotransmisoreak sortzeko aktibatuko dira, baina gene horiek ez dira aktibatuko immunitate-sistemaren zeluletan (linfozitoetan, esaterako). Era berean, azken hauetan adierazten diren geneak, zitokinak sortzeko, adibidez (zitokinak erantzun immunean funtsezko zeregina betetzen duten proteinak dira) ez dira adieraziko neurona batean edo hepatozito batean. Funtsean, tipo zelular bakoitzean proteina desberdinak sintetizatzen direlako  Aldaba, J., Lopez, P., Pascual M.M., Urzelai, A.: Biologia 2 Batxillergoa Elkar ISBN: 84-9783-222-1 .

Geneen erregulazioaren bidez, horrenbestez, zelula baten DNAn gene zehatz batzuk besterik ez dira adierazten. Erregulazioa ere funtsezkoa da ontogenesian gertatzen den bereizketa zelularraren prozesuan.

Gene-adierazpenaren prozesuko urrats guztiak erregulatu daitezke: transkripzioa, RNAren ebaketa eta lotura, itzulpena eta proteina baten itzulpen ondoko aldaketa ere. Gene-adierazpenaren erregulazioa edozein organismoren zelula-bereizketarako, garapenerako, morfogenesirako eta aldakortasunerako eta moldagarritasunerako oinarria da.

Gene-adierazpenaren lehenengo erregulazio-mekanismoa François Jacobek eta Jacques Monodek aurkitu zuten 1961ean, eta laktosaren operoia izan zen, hainbat bakteriotan (Escherichia colin, esaterako) funtzionatzen duena. Geroago prokariotoetan ez ezik, eukariotoetan ere gene-adierazpena erregulatuta dagoela baieztatu egin da. 

 Epigenetika 


Epigenetika gene-adierazpenaren erregulazioa ikertzen duen zientzia gaztea da. Epigenetikak aztertzen du nola jarduten du inguruneak gene-adierazpena aldatzeko. Gene-adierazpenaren aldaketa horiek ondorengoengana transmititu daitezke.

Mekanismo epigenetikoen bitartez geneak "aktibatu" ala "desaktibatu" daitezke. Garrantzitsua da azpimarratzea mekanismo horiek ez dutela DNAren sekuentzia aldatzen, soilik DNA hori adierazteko modua baizik.

 Erregulazioaren mekanismoak 

Aipatu den bezala, hainbat mekanismoren bidez gene-adierazpena aktibatu ala desaktibatu daiteke, maila ezberdinetan: transkripzioan (ohikoena), itzulpenean,  RNAren heltze prozesuan, etab. Nola gauzatzen da hori? Hiru dira mekanismo garrantzitsuenak: DNAren metilazioa, kromatinaren kondentsazioa eta RNA ez-kodetzailea.

 DNAren metilazioa 

Metilo talde bat (-CH3) DNAren toki zehatz batzuei lotzen da. Lotura hori zitosina mailan gertatzen da, hots, metilo taldea zitosina base nitrogenatuan finkatzen da. Lotura honek ez du aldatzen DNAren sekuentzia, metilatutako zitosinak guaninarekin lotzen jarraitzen baitu.

Metilo taldeak DNA batean txertatzen denean gene batzuk desaktibatzen dira, ez dira adierazten. Metilazioa itzulgarria da: metilo taldea DNAtik desagertzen denean desaktibatuta zegoen genea berriz adierazten baita  Bell JT, Pai AA, Pickrell JK, Gaffney DJ, Pique-Regi R, Degner JF, et al. (2011) DNA methylation patterns associate with genetic and gene expression variation in HapMap cell lines Genome Biology. 12 (1): R10 

Antza, metilo taldea DNAn txertatzen denean gene promotore batean kokatzen da (transkripzioa hasten den gunean). RNA polimerasak ez du ezagutzen metilatutako zitosina, eta ezin du bere lana egin. Ondorioz, transkripzioa blokeatu egiten da.

 Kromatinaren kondentsazioa 


Eukariotoetan, DNA ez dago biluzik. Kromatina izeneko  substantzia batean dago, kromosometan. Kromatinan, DNA histonekin batera dago, nukleosoma izeneko egituretan. Histonei lotutako DNA biribilkatuta edo desbiribilkatuta egon daiteke. Biribilkatuta dagoenean, bere geneak ez dira adierazten. Desbiribilkatzen denean, aldiz, bai. 

Histonen aldaketa kimikoek kromatinaren egituran aldaketa batzuk ere eragin ditzakete: Kromatina (egoera normalean kondentsatuta edo trinkotuta dagoena) deskondentsatu egiten da, nukleosometan dagoen DNA desbiribilkatzen da eta geneak adierazten dira. Aldiz, kromatina trinkotuta dagoenean geneak desaktibatuta daude (ikus irudia), RNA polimerasak ezin duelako bere lana egin.

Beraz, histonetan gertatzen diren aldaketek geneak aktibatu edo desaktibatu egiten dituzte.

 RNA ez-kodetzailea 

Gene-adierazpenari dagokionez, bi RNA mota daude: RNA kodetzailea (proteinak sortzen ditu) eta RNA ez-kodetzailea (ez ditu proteinak sortzen, baina gene-adierazpena alda dezake).

DNA ez-kodetzaileak (modu desegokian "DNA zaborra" deitutakoak) RNA ez-kodetzaileak sor dezake, gene-adierazpenaren erregulazioan funtsezko zeregina duena.

Mota honetako RNA bat, bereziki (RNA interferente izenekoa) garrantzi handikoa da geneak aktibatzeko prozesuan  Pillai RS. MicroRNA function: multiple mechanisms for a tiny RNA? RNA 2005 Dec;11(12):1753-6 

 Gaixotasun epigenetikoak 

Gaixotasun asko eragiten dituzten ingurumen-faktoreek mekanismo epigenetikoen bidez eragiten dute gehienetan.

Ingurumen-faktore nagusiak, gene-adierazpena alda dezaketeenak (onerako ala txarrerako, gure osasunari dagokionez) hauek dira:

dieta
estresa
tabakoa, alkohola eta drogak   Nestler, Eric J. (2014-01) Epigenetic mechanisms of drug addiction Neuropharmacology 76: 259-268   Robison, Alfred J.; Nestler, Eric J. (2011-11) Transcriptional and epigenetic mechanisms of addiction Nature Reviews Neuroscience 12 (11): 623-637 
kutsatzaile kimikoak
ariketa fisikoa
ingurune soziala

Mekanismo epigenetikoen eragina minbiziaren agerpenean frogatuta dago  Vertino PM, Spillare EA, Harris CC, Baylin SB (1993ko Apirilean) Altered chromosoman methylation patterns accompany oncogene-induced transformation of human bronchial epithelial cells PDF). Cancer Research. 53 (7): 1684–9 . DNAren desmetilizazioak inaktibatuta dauden hainbat onkogenen jarduera piztu dezake, minbizia bat agertuz. Gauza bera gerta daiteke histonen aldaketak gertaten direnean.

Hainbat asaldura metabolikoren atzean (esaterako, II. motako diabetesa) gene-adierazpenaren erregulazioan gertatutako akatsak ere badaude.

 Erreferentziak 

 Ikus, gainera 
 Gene-adierazpena
 Epigenetika

 Kanpo estekak 

Kategoria: Geneen espresioa