Процент генома, посвященный регуляции экспрессии генов

Дэниел Стэндидж

Процент генома, посвященный регуляции экспрессии генов

Недавно я изучал ген-супрессор опухоли p53 в качестве модели регуляции экспрессии генов. Удивительно, как много различных посттрансляционных модификаций известно для регуляции активности р53 и сколько различных факторов задействовано в этой регуляции.

Предполагается, что в геноме человека насчитывается от 20 000 до 30 000 генов. Есть ли оценка процента этих генов, основная функция которых связана с регуляцией экспрессии генов?

Дэниел Стэндидж

@ Эми См. мой комментарий к ответу Ларри.

Эми

Я думаю, вам нужно найти другой способ сформулировать свой вопрос. «Генная экспрессия» относится к транскрипции открытых рамок считывания в мРНК. Посттрансляционная модификация белков — это отдельный клеточный процесс и отдельная область исследований с другой терминологией.

Эми

И я согласен с @Shigeta - если вы занимаетесь регуляцией белка и его оборотом, то вы просто описываете «жизнь».

Дэниел Стэндидж

@Amy «Экспрессия генов = транскрипция» - это очень ограниченный взгляд на экспрессию генов. Более широко принятое определение экспрессии - это происхождение функционального продукта гена от гена. Если сама РНК функциональна, то да, транскрипции достаточно. Но для генов, кодирующих белок, «генная экспрессия» определенно включает трансляцию мРНК. Многие белки затем требуют дальнейшей обработки, чтобы быть функциональными, и можно утверждать, что белок не полностью экспрессируется, пока он не станет функциональным. Согласны ли вы с этим или нет, экспрессия генов не является синонимом транскрипции.

Дэниел Стэндидж

@ Эми Хотя я согласен с тем, что деградация и текучесть кадров излишне расширяют рамки вопроса.

Эми

Я говорю, что "генная экспрессия" отличается от "белковой экспрессии". Один относится к транскрипции и посттранскрипционным модификациям РНК. Другой относится к трансляции и посттрансляционным модификациям белков. И я категорически не согласен с тем, что «белок не полностью экспрессируется, пока он не станет функциональным» — существует множество генов, кодирующих нефункциональные белки. Если они переведены, они "выражены"

Эми

Хорошо, я уберу это из комментариев и дам ответ, чтобы мы все поработали.

Чтобы напрямую ответить на ваш вопрос:

«Есть ли оценка процента этих генов, основная функция которых связана с регуляцией экспрессии генов?»

Это зависит от того, как вы определяете «экспрессию гена». И какие клеточные процессы вы хотите включить в это определение.

Ответ Ларри — это обычный стандартный ответ, особенно для людей (таких как я, ха), которые потратили много времени на изучение факторов транскрипции. Около 1% генов человека имеют ДНК-связывающие домены и, как полагают, непосредственно участвуют в регуляции транскрипции генов в мРНК — это транскрипционные факторы (ТФ). Близкородственными являются кофакторы , которые регулируют экспрессию путем связывания с TF или механизмом РНК-полимеразы, но не напрямую с ДНК.

Регуляция экспрессии генов может также включать модификации на уровне хроматина — здесь вы должны включать ремоделеры хроматина , гистоновые ацетилазы , деацетилазы , метилазы и сами гистоны .

Транскрипты мРНК также могут регулироваться микроРНК : посттранскрипционными регуляторами, которые связываются с комплементарными последовательностями на мРНК-мишенях, что приводит к репрессии трансляции или деградации мишени и молчанию генов. Таким образом, вы также должны включить белки, участвующие в этом процессе, в первую очередь РНК-индуцированный комплекс молчания , который включает Dicer.

Существуют также белки, участвующие в стабилизации и обороте мРНК, что влияет на экспрессию генов.

Я не уверен, что кто-нибудь суммировал все вышеперечисленные гены, чтобы определить общий процент генома.

Если вы включите в свое определение «регуляции генов» посттранскрипционную модификацию, складывание шаперонов, внутриклеточный транспорт, внеклеточную и внутриклеточную передачу сигналов и т. д., тогда Шигета прав, вы начинаете приближаться к 100%. В самом общем смысле жизнь сама по себе является регуляцией генов .

Ларри_Парнелл

Да, посмотрите на FANTOM и их работу. В геноме человека насчитывается около 2000 факторов транскрипции и кофакторов. Это белки, конечно. Если вы добавите пару (или несколько?) тысяч микроРНК и несколько десятков антисмысловых транскриптов, пусть и небольших по размеру, вы увеличите этот процент.

По некоторым оценкам, около 70% генома человека расшифровано, и можно утверждать, что многие из этих некодирующих РНК (коротких, длинных, транс-сплайсированных) каким-то образом регулируют процесс превращения ДНК в мРНК в белок.

(Я могу отправить вам эти 2000 или около того FANTOM TF, если хотите. Свяжитесь со мной по электронной почте.)

Дэниел Стэндидж

Факторы транскрипции, несомненно, важны для регуляции, но я так понял, что ТФ регулируют только транскрипцию. Для многих генов важную роль в регуляции экспрессии играют посттрансляционные модификации (фосфорилирование киназами, метилирование метилтрансферазами и др.). Я хотел бы также включить в оценку гены, кодирующие эти факторы.

Дэниел Стэндидж

Просто для ясности: под «регуляцией экспрессии генов» я имел в виду все, что связано с регуляцией транскрипции, регуляцией трансляции, регуляцией посттрансляционной активности и регуляцией деградации. Возможно, мне следовало сформулировать это по-другому.

шигета

по этим стандартам ответ будет ближе к 100%, потому что будет задействован любой сигнальный белок, а также белки, которые направляют сигнальные белки вокруг различных частей клетки. трудно себе представить удаление гена, которое не повлияло бы на транскрипцию гена при некоторых условиях. Вероятно, учитывались бы даже метаболические ферменты, поскольку транскрипция часто регулируется концентрацией метаболитов в клетке.

Дэниел Стэндидж

@shigeta Это отличный момент. Одна из причин, по которой я написал этот вопрос в первую очередь, заключается в том, что я начал задаваться вопросом, как такие сложные схемы регуляции могут быть возможны без того, чтобы большинство генов в геноме были предназначены в первую очередь для регуляции других генов. И я понимаю, что вопрос усложняется тем, что белки могут иметь разные функции в разных контекстах, поэтому в исходном вопросе я использовал (возможно, наивно) слова «первичная функция».

Дэниел Стэндидж

@shigeta Если бы вы написали ответ, начинающийся с «Нет, оценки нет», а затем предоставили объяснение на основе вашего комментария (или даже просто скопировали и вставили свой комментарий), я уверен, что вы получили бы несколько голосов. ! Вы обязательно получите мой и, возможно, даже получите ответ принимающего!

Дэниел Стэндидж

@Larry_Parnell +1 за упоминание транскрипции большей части генома.

шигета

это казалось слишком сложным для заполнения формы ответа. «Все есть все» — это распространенное мышление, к которому вы можете прийти с клеточной биологией и генными сетями, но спасибо за предложение. У меня нет реальной ссылки. своего рода трюизм в работе.