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- 基因表达是基因的遗传密码——核苷酸序列——用于合成功能基因产物的过程。
- 它指的是一系列复杂的过程，在这些过程中，编码在基因中的信息被用来产生一种功能性产品，如决定细胞功能的蛋白质。
- 它涉及几个不同的步骤，通过这些步骤，DNA转化为RNA，而RNA又转化为蛋白质或在某些情况下转化为RNA，例如编码转移RNA和核糖体RNA（tRNA和rRNA）所需信息的基因。
- 这两个主要阶段包括：
- 转录：通过酶RNA聚合酶产生信使RNA（mRNA），并处理产生的mRNA分子。
- 翻译：使用mRNA指导蛋白质合成，以及随后蛋白质分子的翻译后处理。
- 因此，基因表达是一个或多个基因通过基因转录和基因翻译过程的表型表现。
基因表达中的事件序列
当基因表达时，DNA上的遗传信息（碱基序列）首先复制到mRNA分子（转录）。然后，mRNA分子离开细胞核进入细胞质（在真核生物中），在那里它们通过指定组成单个蛋白质的特定氨基酸参与蛋白质合成（翻译）。
基因表达的关键阶段
基因表达包括最终产生功能性生物分子的步骤。
基因表达的关键步骤包括：
- 转录–DNA转化为RNA
- 这是基因表达的第一步，DNA分子被转录成相应的RNA拷贝。
- 这一过程由一种称为DNA依赖性RNA聚合酶的酶辅助。
- 转录后修饰
在此过程中，转录后获得的初级RNA被修饰以产生成熟的信使RNA或mRNA。
涉及的过程包括：
- 拼接这是内含子（非编码序列）的切割和外显子（编码序列）的连接，借助于几个识别RNA中特定序列的成分。
- 封顶其中包括在5'端添加一个cap分子。
- 尾随这是在3'末端添加了一个多边形尾部。
- RNA转运（真核生物中）
- 修饰后产生的大多数成熟mRNAs从细胞核运输到细胞质，在那里进行基因表达的下一步。
- 这是通过移动mRNAs穿过细胞核中的微孔到达胞质溶胶来实现的。
- 翻译还是蛋白质合成
- 在核糖体、tRNA或转移RNA以及氨酰tRNA合成酶等多种成分的帮助下，mRNA中的序列被翻译成蛋白质。
- mRNA的翻译涉及3个重要步骤——起始、延伸和终止，从而形成多肽链。
- 蛋白质折叠与修饰
- 在这最后一步中，翻译过程中形成的多肽链或无规线圈折叠成3D结构，产生功能性蛋白质。
- 折叠失败导致蛋白质失活，与正确折叠的蛋白质相比，错误折叠的蛋白质具有异常功能。
- 此外，蛋白质可以通过各种方法进行修饰，如磷酸化、糖基化、ADP核糖基化、羟基化和添加其他基团。
基因表达调控
- 基因调控是控制基因表达速率和方式的细胞过程的标签。
- 基因、RNA分子、蛋白质（包括转录因子）和表达系统的其他组成部分之间的一组复杂的相互作用决定了特定基因何时何地被激活以及产生的蛋白质或RNA产物的数量。
基因调控机制包括：
- 调节转录速率。这是最经济的监管方法。
- 调节RNA分子的加工，包括选择性剪接，从单个基因产生一种以上的蛋白质产物。
- 调节mRNA分子的稳定性。
- 调整翻译速度。
- 转录因子是通过与特定的调节核苷酸序列结合来调节基因转录的蛋白质。
工具书类
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/probe/docs/applexpression/
- https://www2.le.ac.uk/projects/vgec/highereducation/topics/geneexpression-regulation
- https://www.news-medical.net/life-sciences/Gene-Expression-An-Overview.aspx
- https://en.wikipedia.org/wiki/Gene_expression
- https://www.nature.com/scitable/topicpage/gene-expression-14121669