Bookshelf

Genens funktionella komponenter

Varje gen består av flera funktionella komponenter som var och en är involverad i olika aspekter av genuttrycksprocessen (figur 2-1). I stort sett finns det dock två huvudsakliga funktionella enheter: promotorregionen och den kodande regionen.

Promotorregionen styr när och i vilken vävnad en gen uttrycks. Promotorerna för globingenen är till exempel ansvariga för att de uttrycks i erytroida celler och inte i hjärnceller. Hur uppnås detta vävnadsspecifika uttryck? I DNA:t i genens promotorregion finns det specifika strukturella element, nukleotidsekvenser (se ”Strukturella överväganden” nedan), som gör det möjligt för genen att uttryckas endast i en lämplig cell. Det är dessa element i globingenen som instruerar en erytroid cell att transkribera globin mRNA från den genen. Dessa strukturer kallas cis-verkande element eftersom de finns på samma DNA-molekyl som genen. I vissa fall finns andra vävnadstypspecifika cis-verkande element, så kallade förstärkare, på samma DNA-molekyl, men på stora avstånd från genens kodningsregion.6,7 I den aktuella cellen binder de cis-verkande elementen proteinfaktorer som är fysiskt ansvariga för att transkribera genen. Dessa proteiner kallas trans-aktörer eftersom de befinner sig i cellens kärna, skilt från den DNA-molekyl som bär genen. Till exempel skulle hjärnceller inte ha de rätta trans-aktuella faktorerna som binder till β-globinpromotorn, och därför skulle hjärncellerna inte uttrycka globin. De skulle dock ha transaktiva faktorer som binder till neuronspecifika genpromotorer.

Strukturen på en genprotein specificeras av genens kodningsregion. Kodningsregionen innehåller den information som styr en erytroid cell att sätta ihop aminosyror i rätt ordning för att göra β-globinproteinet. Hur specificeras denna ordning av aminosyror? Som beskrivs i detalj nedan är DNA en linjär polymer som består av fyra särskiljbara underenheter som kallas nukleotider. I den kodande delen av en gen kodar den linjära sekvensen av nukleotider för proteinets aminosyrasekvens. Denna genetiska kod är i triplettform så att varje grupp av tre nukleotider kodar för en enda aminosyra. De 64 tripletter som kan bildas av 4 nukleotider överstiger de 20 olika aminosyror som används för att skapa proteiner. Detta gör koden degenererad och gör att vissa aminosyror kan kodas av flera olika tripletter.8 Nukleotidsekvensen för vilken gen som helst kan nu bestämmas (se nedan). Genom att översätta koden kan man härleda en förutsedd aminosyrasekvens för det protein som en gen kodar för.