Эсийн мөчлөгт оролцдог генүүд нь организмын зөв үйл ажиллагаа, хөгжилд чухал үүрэгтэй. Энэхүү нарийн төвөгтэй үйл явц нь ДНХ-ийн давхардал, эсийн хуваагдал, охин эс дэх хромосомын зөв хуваарилалтыг зохицуулдаг. Хатуу хяналтын механизмаар генүүд оролцдог эсийн мөчлөгт Эдгээр нь эсийн геномын бүрэн бүтэн байдал, нарийн нөхөн үржихүйг хангадаг.Энэ өгүүллээр бид эсийн амьдралын энэ чухал үе шатанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг генүүд, мөн тэдгээрийн эрүүл мэнд, өвчнөөс урьдчилан сэргийлэхэд гүйцэтгэх үндсэн үүргийг судлах болно Эсийн мөчлөг.
Эсийн мөчлөгийн танилцуулга
Эсийн мөчлөг Энэ нь эс хуваагдаж, хоёр ижил охин эсийг үүсгэх үйл явц юм. Энэ нь олон эст организмын хөгжил, өсөлт, түүнчлэн гэмтсэн эсвэл үхсэн эсийг солиход чухал үйл явдал юм. Энэ процесс нь удамшлын материалын зөв давхардал, тусгаарлалтыг хангах хэд хэдэн үндсэн үе шаттайгаар явагддаг.
El эсийн мөчлөг Энэ нь гурван үндсэн үе шатаас бүрдэнэ: интерфейс, митоз y цитокинезИнтерфазын үед эс ихэнх үүргийг гүйцэтгэдэг түүний чиг үүрэг мөн хуваагдахад бэлтгэдэг. Энэ нь G1 үе шат, S үе шат, G2 үе шат гэсэн гурван үе шатанд хуваагдана. G1 үе шатанд эс нь ургаж, бодисын солилцооны хэвийн үйл ажиллагааг гүйцэтгэдэг. S үе шатанд ДНХ-ийн давхардал явагддаг бол G2 үе шатанд эс эцсийн хуваагдалд бэлддэг.
Митоз бол удамшлын материал хуваагдаж, охин эсүүдэд тэгш хуваарилагддаг эсийн мөчлөгийн чухал үе шат юм. Энэ нь хэд хэдэн үе шатанд хуваагдана: урьдчилан сэргийлэх, прометафаз, метафаз, анафаза болон телофаза. Урьдчилан фазын үед хромосомууд нягтардаг ба митозын нурууны микротубулууд үүсдэг. Прометафазын үед микротубулууд хромосомтой холбогдож, метафазын үед экваторын хавтан дээр чирэгддэг. Дараа нь хромосомууд салж, анафазын үед эсийн эсрэг туйл руу шилждэг. Эцэст нь телофазын үед хоёр охин цөм үүсч, хромосомууд деконденсац болдог.
Эсийн мөчлөгийн хяналтын механизмууд
Эсийн мөчлөг нь удамшлын материалын зөв давхардал, эсийн зөв хуваагдлыг баталгаажуулдаг цогц, өндөр зохицуулалттай үйл явц юм. .
Хяналтын гол механизмуудын нэг нь гэмтсэн ДНХ шалгах цэг юм. Энэхүү механизм нь ДНХ-ийн гэмтлийг дараагийн алхам руу шилжихээс өмнө илрүүлж, засах зорилготой. эсийн мөчлөгийн. Гэмтсэн ДНХ илэрсэн тохиолдолд дохиоллын дохиог идэвхжүүлж, эсийн мөчлөгийн явцыг зогсоож, үргэлжлүүлэхээс өмнө гэмтлийг засах боломжийг олгодог. Энэхүү хамгаалалт нь удамшлын мутаци бүхий эсүүдийн үржихээс урьдчилан сэргийлэхэд чухал ач холбогдолтой бөгөөд ялангуяа хорт хавдар зэрэг өвчнөөс урьдчилан сэргийлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.
Өөр нэг хяналтын механизм бол ДНХ-ийн репликацийг шалгах цэг юм. Энэ үед ДНХ нь эсийн хуваагдлын үе шатанд шилжихээс өмнө зөв хуулбарлагдсан эсэхийг шалгадаг. Хэрэв ДНХ-ийн хуулбарлах явцад алдаа илэрсэн бол алдааг засах эсвэл гэмтэлтэй эсийг арилгахын тулд эсийн мөчлөгийн явцыг зогсооно. Энэ нь генетикийн тогтвортой байдлыг хангаж, охин эсүүдэд мутаци тархахаас сэргийлдэг.
Эсийн мөчлөгийн үе шатууд: интерфаз ба митоз
Эсийн мөчлөг гэдэг нь нэг эс хуваагдан хоёр охин эсийг үүсгэх үйл явц юм. Энэ үйл явц нь хэд хэдэн үе шатаас бүрдэх ба "интерфаз" ба "митоз" нь эсийн мөчлөгийн үндсэн үе шатууд юм.
the интерфейс Үе нь эс идэвхтэй хуваагддаггүй, харин түүний өсөлт, арчлахад шаардлагатай янз бүрийн үйл ажиллагаа явуулдаг. Интерфейсийн үед гурван дэд үе шатыг ялгаж болно.
- G1 үе шат: Эс нь хэмжээгээ нэмэгдүүлж, ДНХ-ийн хуулбарлахад бэлтгэдэг.
- S үе шат: ДНХ-ийн нийлэгжилт явагдаж, үр дүнд нь удамшлын материалын яг давхардал үүсдэг.
- G2 үе шат: Энэ үе шатанд эсийг митозын үе шатанд ороход бэлтгэж, давхардсан ДНХ-ийн бүрэн бүтэн байдлыг шалгана.
Интерфазыг дуусгасны дараа эс нэвтэрнэ митоз. Митозын үед эсийн цөм нь хоёр охин цөмд хуваагддаг бөгөөд тус бүр нь генетикийн материалын ижил хуулбарыг агуулдаг. Митоз нь хэд хэдэн дэд үе шатанд хуваагддаг: профаз, метафаза, анафаза, телофаза. Эдгээр дэд үе шатууд нь хромосомын зохион байгуулалт, митозын ээрэх микротубулуудын зохион байгуулалтанд орсон өөрчлөлтүүдээр тодорхойлогддог бөгөөд эцэст нь охин эсүүдэд хромосомыг зөв хуваарилах боломжийг олгодог.
Эсийн мөчлөгт генийн ач холбогдол
Эсийн биологийн гайхамшигт ертөнцөд эсийн мөчлөг нь амьд организмын өсөлт, нөхөн үржихүйн үндсэн үйл явц юм. Ген нь эсэд тохиолддог янз бүрийн үе шатуудыг хянах, зохицуулах үүрэгтэй тул энэ мөчлөгт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Дараа нь бид судлах болно.
1. Эсийн хуваагдлын зохицуулалт: Ген нь эсийн хуваагдлыг нарийн, тэнцвэртэй зохицуулах үүрэгтэй. Нарийн төвөгтэй молекулын харилцан үйлчлэлийн ачаар ген нь эсийг зөв хуваахыг баталгаажуулж, хавдар эсвэл удамшлын гажиг үүсэхэд хүргэж болзошгүй алдаанаас зайлсхийдэг. Тодруулбал, генүүд нь удамшлын мэдээллийн бүрэн бүтэн байдал, үнэнч байдлыг хангахын тулд ДНХ-ийг хуулбарлах S үе гэж нэрлэгддэг эсийн мөчлөгийн үе шатыг хянадаг.
2. ДНХ засвар: Дотор эсийн мөчлөг, ген нь ДНХ-ийн гэмтлийг засахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хуулбарлах явцад генетикийн материалд алдаа, гэмтэл гарсан тохиолдолд генүүд эдгээр гэмтлийг засах, геномын бүрэн бүтэн байдлыг хангах үүрэгтэй засварын замыг идэвхжүүлдэг. Генийн оролцоогүйгээр эсүүд мутаци хуримтлуулж, удамшлын болон олдмол удамшлын өвчин үүсгэх боломжтой.
3. Эсийн өсөлт, үхлийг хянах: Эсийн мөчлөгийн өөр нэг чухал тал бол эсийн өсөлт, үхлийн хурдыг хянах явдал юм. Генүүд нь эсийн өсөлт ба the хоорондын тэнцвэрийг хадгалж байдаг эсийн үхэл програмчлагдсан, апоптоз гэж нэрлэгддэг. Ингэснээр генүүд нь эд эсийг зохих ёсоор шинэчилж, хорт хавдар гэх мэт өвчинд хүргэж болзошгүй эсийн хяналтгүй өсөлтгүй байхыг баталгаажуулдаг. Үүнээс гадна ген нь эсийн хөгшрөлт, хөгшрөлтийг зохицуулж, организмыг нөхөж баршгүй гэмтлээс сэргийлдэг.
Дүгнэж хэлэхэд ген нь эсийн хуваагдал, нөхөн сэргэлт, үхлийг хянах замаар эсийн мөчлөгт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр функцууд нь амьд организмын эрүүл мэнд, хэвийн үйл ажиллагааг хангахад зайлшгүй шаардлагатай. Молекулын нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэлийн ачаар генүүд эсүүд нь генетикийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалж, генетикийн өвчин, хорт хавдар үүсэхэд хүргэдэг хяналтгүй үржихээс сэргийлдэг. Товчхондоо, ген нь эсийн мөчлөгийн эзэн бөгөөд эсийн биологийн ертөнцөд тэдний ач холбогдол нь маргаангүй юм.
Эсийн мөчлөгийн зохицуулалтад оролцдог гол генүүд
Эдгээр нь организмын зөв өсөлт хөгжилтийг баталгаажуулах үндсэн суурь юм.Эдгээр генүүд нь эсийн мөчлөгийн явцад тохиолддог янз бүрийн процессуудыг удирдаж, тэдгээрийн зөв дарааллыг хангаж, хэвийн бус эсийн үржихээс сэргийлдэг. Энэхүү зохицуулалтад оролцдог хамгийн алдартай генүүдийн заримыг доор харуулав.
p53 ген: Энэ ген нь хавдрыг дарах, хорт хавдраас урьдчилан сэргийлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь гэмтсэн эсвэл мутацид орсон эсийн өсөлтийг зогсоож, хавдар дарангуйлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. ДНХ-ийн гэмтэл илэрсэн үед p53 ген нь хэвийн бус эсийн тархахаас сэргийлж, нөхөн сэргээх эсвэл програмчлагдсан эсийн үхлийг өдөөдөг.
CDK (Циклин хамааралтай киназа) ген: Эдгээр генүүд нь эсийн мөчлөгийн явцыг зохицуулдаг уургийн ферментүүдийг кодлодог.ЦДК нь мөчлөгийн янз бүрийн үе шатанд тодорхой циклинуудтай холбогдон үйлчилдэг бөгөөд ингэснээр өөрсдийн үйл ажиллагааг идэвхжүүлж, дараагийн үе шатанд шилжих боломжийг олгодог. Эдгээр ферментүүдийн нарийн зохицуулалт нь эсийн хяналтгүй үржихээс урьдчилан сэргийлэхэд зайлшгүй шаардлагатай.
Rb гэр бүлийн генүүд: Rb (Retinoblastoma) гэр бүлийн генүүд нь эсийн хуваагдлын сөрөг зохицуулалтад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.Эдгээр генүүд нь хавдар дарангуйлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг уурагуудыг кодлож, эсийн мөчлөгийн явцыг урьдчилан сэргийлж, хуваагдахад тохиромжтой нөхцөл болтол нь гүйцэтгэдэг. Rb уургууд нь транскрипцийн хүчин зүйлтэй холбогддог бөгөөд ингэснээр S ба G2 үе шатанд орох үүрэгтэй генийн илэрхийлэлийг зохицуулдаг.
Хавдар дарангуйлагч генийн үүрэг
Антикоген гэгддэг хавдар дарангуйлагч ген нь эсийн өсөлтийг зохицуулах, хорт хавдар үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр генүүд нь эсийн хяналтгүй үржлийг удирдаж, шаардлагатай үед тэдний программчлагдсан үхлийг дэмждэг эсийн хаалгыг хамгаалагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Хавдар дарангуйлагч генийн үндсэн функцүүдийн заримыг доор харуулав.
- Эсийн хуваагдлыг дарангуйлах: Хавдрын дарангуйлагч генүүд нь эсийн мөчлөгийг удаашруулж, хэт их эсийн нөхөн үржихээс сэргийлдэг уураг үүсгэдэг. Эдгээр уургууд нь эсийн хуваагдлыг дэмжиж, үйл ажиллагааг нь зохицуулж, улмаар хорт хавдрын эсийн хяналтгүй өсөлтөөс сэргийлдэг ферментүүдэд наалддаг.
- ДНХ-ийн гэмтлийг илрүүлэх, засах: Эдгээр генүүд нь эсийн генетикийн материалын бүрэн бүтэн байдлыг хянах, хадгалахад оролцдог. Хэрэв ДНХ-ийн гэмтэл гарсан тохиолдолд хавдар дарангуйлагч генүүд нь засварын механизмыг идэвхжүүлдэг эсвэл хавдар болох гэмтсэн эсүүдийн үржихээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд програмчлагдсан эсийн үхлийг өдөөдөг.
- Ангиогенезийн хяналт: Хавдар дарангуйлагч генүүд нь хавдрын шинэ судас үүсэхийг хязгаарладаг бөгөөд энэ үйл явцыг ангиогенез гэж нэрлэдэг. Эдгээр уургууд нь хавдрыг тэжээж буй цусны судасны өсөлтийг саатуулж, хүчилтөрөгч, шаардлагатай шим тэжээлийг алдагдуулж, улмаар томрох, тархах чадварыг бууруулдаг.
Дүгнэж хэлэхэд, хавдар дарангуйлагч генүүд нь эсийн өсөлтийг хатуу зохицуулж, ДНХ-ийн гэмтлийг нөхөн сэргээж, ангиогенезээс урьдчилан сэргийлэх замаар хорт хавдраас урьдчилан сэргийлэх, хянах чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр генүүд болон тэдгээрийн үйл ажиллагааг судлах нь эсийн эрүүл мэндийг сахин хамгаалах механизмын талаар илүү их ойлголтыг өгч, хорт хавдартай тэмцэх үр дүнтэй эмчилгээний стратегийг боловсруулахад тусалдаг.
Эсийн мөчлөгийн генийн мутацийн нөлөө
Эсийн мөчлөгийн генийн мутаци нь эсийн хэвийн үйл ажиллагааны зохицуулалт, үйл ажиллагаанд чухал нөлөө үзүүлдэг. Эдгээр мутаци нь эсийн зөв өсөлт, хуваагдалд шаардлагатай дохионы зам болон гол үйл явдлуудыг өөрчилж чаддаг.
Зарим мутаци нь эсийн мөчлөгийн зохицуулагч генийн хэт идэвхжилтийг үүсгэж улмаар эсийн хяналтгүй үржил, хавдрын хөгжилд хүргэдэг.Эдгээр мутаци нь гол генүүдэд нөлөөлж болно. p53, энэ нь ихэвчлэн "хавдар дарагч" үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд ДНХ гэмтсэн тохиолдолд эсийн хуваагдлыг зогсоодог.
Нөгөөтэйгүүр, сөрөг эсийн мөчлөгийн зохицуулагч генийн мутаци нь идэвхгүй болох эсвэл үйл ажиллагаа буурахад хүргэдэг. Энэ нь гэмтсэн эсүүд эсвэл удамшлын гажигтай эсүүд хуримтлагдаж, улмаар хорт хавдар гэх мэт өвчин тусах эрсдэлийг нэмэгдүүлдэг. Эдгээр мутацид өртсөн генийн жишээнүүд орно CDK генүүд, энэ нь ДНХ-ийн гэмтлийг илрүүлэх үед эсийн мөчлөгийн явцыг дарангуйлдаг.
Эсийн мөчлөг дэх генийн илэрхийлэлийг судлах арга
Төрөл бүрийн . Эдгээр аргууд нь эсийн мөчлөгийн туршид генийн илэрхийлэлийг идэвхжүүлэх, дарангуйлах үйл явцыг зохицуулдаг өөр өөр молекулын механизмуудыг ойлгох боломжийг бидэнд олгодог. Судалгаанд хамгийн их хэрэглэгддэг гурван аргыг доор тайлбарлав.
ДНХ-ийн бичил массивын шинжилгээ:
ДНХ-ийн бичил массивын шинжилгээ нь олон мянган генийн илэрхийлэлийг хэмжих боломжийг олгодог техник юм. Үүний зэрэгцээ. Энэ нь микрочип дээрх ДНХ-ийн массив дээрх тусгай зондоор тэмдэглэгдсэн cDNA-ийн эрлийзжүүлэлтээс бүрдэнэ. Ялгарах дохионы эрч хүч нь дээжинд агуулагдах мессенжер РНХ (мРНХ)-ийн хэмжээнээс хамаарна. Ийм байдлаар эсийн мөчлөгийн янз бүрийн үе шатанд илэрхийлэл нь харилцан адилгүй байдаг генийг тодорхойлох боломжтой.
Бодит цагийн полимеразын гинжин урвал (бодит цагийн ПГУ):
Бодит цагийн ПГУ нь дээжинд байгаа мРНХ-ийн хэмжээг цаг хугацааны явцад тодорхойлох боломжийг олгодог техник юм. ПГУ-ын бүтээгдэхүүнтэй холбогддог флюресцент датчик ашиглан олшруулах цикл бүрт үүссэн мРНХ-ийн хэмжээг тодорхойлж болно. Энэ техник нь генийн илэрхийлэлд дүн шинжилгээ хийхэд ялангуяа ашигтай байдаг бодит цаг, учир нь энэ нь генийн илэрхийлэлд гарсан өөрчлөлтийг хурдан бөгөөд нарийн илрүүлэх боломжийг олгодог.
РНХ-ийн дараалал (RNA-seq) шинжилгээ:
РНХ-ийн дарааллын шинжилгээ нь дарааллын түвшинд генийн илэрхийлэлийн талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах боломжийг олгодог шинэ үеийн техник юм. Тиймээс эсийн мөчлөгийн үед үүссэн янз бүрийн транскриптийг тодорхойлж, тоо хэмжээг нь тодорхойлох боломжтой. Энэхүү технологи нь генийн илэрхийлэлийг бүрэн харах боломжийг олгодог бөгөөд шинэ транскрипт, изоформыг нээх боломжийг олгодог.