Изменение генетического материала

Характеристика генов в зависимости от периода и места экспрессии

Активность генетического материала

Активность генетического материала выражается способностью ДНК к транскрипции. Инициация и интенсивность транскрипции зависят как от периода клеточного цикла, так и от типа клетки, действия различных генетических и негенетических факторов. Последовательность ДНК транскрибируется, если:

- соответствующий белок необходим в данный момент клетке;

- активированы специфические факторы транскрипции;

- обеспечена эухроматинизация соответствующего участка хромосомы.

Так как во время клеточного деления ДНК упакована в хромосомы, эухроматинизация и, соответственно, транскрипция возможна только в интерфазе. Под действием ряда индукторов транскрипции происходит селективная деспирализация определенного участка хромосомы, инициация транскрипции и синтез молекулы РНК. Тип и количество синтезированного белка обусловлены потребностью клетки или организма. Конечные продукты генной активности (белки) можно разделить на несколько групп:

- белки house keeping, необходимые любой клетки,

- белки, специфичные для определенного типа ткани,

- белки, необходимые для определенного периода онтогенеза клетки или организма;

- белки, специфичные для организмов женского и мужского пола;

- белки, необходимые в определенных условиях среды.

Таким образом, в клетке одновременно экспрессируются около 10% генов.

  Примеры белков Место экспрессии Период активности
Гены House keeping АТФ-синтетаза, актин, гистоны, ДНК- полимераза Все клетки Все периоды онтогенеза
Тканеспецифичные гены Инсулин Опсин Меланин β-клетки поджелудочной железы Клетки сетчатки глаза Клетки эпидермиса С момента рождения С момента рождения С момента рождения
Гены, специфичные для определенного периода онтогенеза ε-глобин (эмбриональный гемоглобин) γ-глобин (фетальный гемоглобин)   Желточный мешок   Печень эмбриона В первом триместре внутриутробного развития Со второго триместра внутриутробного развития и до 6-го месяца после рождения
Гены, специфичные для пола Tdf (фактор дифференциации семенников) Зачатки половых гонад Начиная с 9-11-го дня до 9-й недели внутриутробного развития.

В ходе онтогенеза ДНК может подвергаться различным изменениям путем соматической рекомбинации, транспозиции или мутаций. Мутации могут затрагивать как отдельный ген, так и участок или целую хромосому. Изменение генетического материала может сопровождаться и изменением функций, которые зависят от количества вовлеченного генетического материала (количественные мутации), типа пораженной ткани, количества мутантных клеток и т.д.