ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА, программируемый геномом процесс биосинтеза белков и(или) РНК. При синтезе белков ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г. включает транскрипцию - синтез РНК с участием фермента РНК-полимеразы; трансляцию - синтез белка на матричной рибонуклеиновой кислоте, осуществляемый в рибосомах, и (часто) посттрансляционную модификацию белков. Биосинтез РНК включает транскрипцию РНК на матрице ДНК, созревание и сплайсинг. ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г. определяется регуляторными последовательностями ДНК; регуляция осуществляется на всех стадиях процесса. Уровень ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г. (количество синтезируемого белка или РНК) строго регулируется. Для одних генов допустимы вариации, иногда в значительной пределах, в то время как для других генов даже небольшие изменения количества продукта в клетке запрещены. Некоторые заболевания сопровождаются повышенным уровнем ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г. в клетках пораженных тканей, например определенных белков, в том числе онкогенов при онкологич. заболеваниях, антител при аутоиммунных заболеваниях.
Различают ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г.: 1) конститутивную - происходящую в клетке независимо от внешних обстоятельств. Сюда относят экспрессию генов, определяющих синтез макромолекул, необходимых для жизнедеятельности всех клеток, и спец. генов (тканеспецифичная ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г.), характерных для конкретного вида клетоколо 2) Индуцибельная ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г. определяется действием к.-л. агентов - индукторов. Ими может быть гормоны, ростовые вещества и вещества, определяющие дифференцировку клеток (например, ретиноевая кислота). Индукция может происходить на определенной стадии развития организма, в определенной ткани; время и место индукции регулируются геномом. Как правило, изменения в ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г. носят необратимый характер, по крайней мере в нормальных клетках. У раковых и трансформированных клеток эта закономерность может нарушаться. В роли индукторов может быть также и факторы внешней среды, например изменение температуры, питательные вещества. После прекращения действия индуктора первоначальная картина ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г. восстанавливается (временная ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г.).
Большое значение ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА г. имеет в оптимизации синтеза белков методами генетич. инженерии. В качестве продуцента используют бактерии, дрожжи, растительные и животные клетки и даже живые организмы, такие организмы называют трансгенными. Искусственные гены конструируются таким образом, чтобы получить макс. количество желаемого продукта с миним. затратами, другими словами, чтобы достичь максимально высокого уровня экспрессии активного белка. Для сильной экспрессии в искусств, гене используют "сильные" регуляторные последовательности генов, обеспечивающие наибольшую продукцию белка. Часто эти последовательности ДНК имеют вирусное происхождение. Описаны случаи экспрессии целевого продукта в бактериях до уровня 50% от всего клеточного белка, Как правило, суперэкспрессирован-ные белки нерастворимы и секретируются в периплазматических пространство бактерии. Особую сложность представляет получение белков, токсичных для клетки. В таких случаях используют строго индуцибельные системы (например, РНК-по-лимеразу фага Т7 и ген с промотором для нее) или системы, позволяющие быстро выводить продукт наружу (секретирую-щие системы). Тем не менее, достичь высокой продукции некоторых белков все же не удается. наиболее дорогим является получение белков в животных клетках.

В. В. Шик.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей