Expression génique
Définition
L'expression génique (ou génétique) est le processus par lequel les informations codées par les acides nucléiques sont transformées dans les protéines nécessaires au développement et à la reproduction des organismes. L'expression des gènes est essentielle à la création d'un phénotype, tant chez les procaryotes que les eucaryotes.
Schéma de l'expression génique (des gènes) :
L'expression génique est le processus que la cellule utilise pour produire la molécule dont elle a besoin en lisant le code génétique écrit dans l'ADN. Pour ce faire, la cellule interprète le code génétique, et pour chaque groupe de trois lettres, elle ajoute l'un des 20 acides aminés différents qui sont les unités de base nécessaires à la construction des protéines.
Explications
L'expression génique (l'expression des gènes) est le processus par lequel l'information codée dans un gène est utilisée pour diriger l'assemblage d'une molécule protéique. La cellule lit la séquence du gène par groupes de trois bases. Chaque groupe de trois bases (codon) correspond à l'un des 20 acides aminés différents utilisés pour construire la protéine.
L'expression génique est un processus vital fondamental fournissant un pont entre les informations codées dans un gène et un produit génique fonctionnel final, tel qu'une protéine ou un ARN non codant (ARNnc).
Pour l'expression des protéines, il s'agit d'un processus en plusieurs étapes qui comprend la transcription, l'épissage de l'ARNm, la traduction et la modification post-traductionnelle des protéines. Ce processus peut être modulé à n'importe quelle étape, contrôlant ainsi la quantité et les paramètres spatio-temporels de l'apparition des protéines fonctionnelles.
Il est vital pour maintenir une structure et une fonction cellulaires normales et constitue également la base des changements de développement, tels que la différenciation et la morphogenèse.
La capacité de réguler l'expression des gènes permet aux cellules de délivrer une protéine fonctionnelle chaque fois que cela est nécessaire pour leur fonctionnement normal ou leur survie. Ce mécanisme sous-tend divers processus physiologiques et pathologiques, y compris les adaptations cellulaires à de nouveaux environnements, le maintien de l'homéostasie et la récupération des dommages.
Une expression génique, expression génétique, détermine l'ensemble des processus qui aboutissent à la formation d'un ARN et d'une protéine à partir d'un gène. L'expression des gènes est le processus d'expression de certains gènes dans le phénotype. Quand un gène de l'ADN est converti en ARN et est ensuite traduit en un acide aminé - séquence à partir de laquelle une protéine est créée -, un gène est exprimé.
Les gènes codent non seulement pour les protéines, mais également pour d'autres macromolécules telles que l'ARN de transfert ou l'ARN ribosomal. Les différences d'expression des gènes sont ce qui fait qu'une cellule donne son propre caractère ou fonction. La régulation de l'expression des gènes permet aux cellules de produire différentes protéines lorsque la cellule en a besoin.
Chez tous les êtres vivants
L'expression des gènes existe dans toutes les formes de vie connues. Les procaryotes (bactéries et archées) et les eucaryotes ajustent leur expression génétique lorsque les facteurs environnementaux changent. L'expression des gènes est également importante dans la différenciation cellulaire.
En développant des eucaryotes multicellulaires d'un zygote à un individu adulte, les bons gènes doivent être exprimés au bon moment et au bon endroit. Le phénotype est déterminé par la synthèse de protéines structurelles qui composent l'organisme, ou par la synthèse d'enzymes qui catalysent des aspects spécifiques du métabolisme. Dans tous les organismes, l'expression des gènes est régulée par ce que l'on appelle gènes régulateurs.
Chez les procaryotes, les gènes régulateurs activent un gène répresseur qui en fait un répresseur. Chez les eucaryotes, les gènes régulateurs codent pour certains facteurs de transcription qui régulent l'expression des gènes.
Dans tous les organismes, la teneur en ADN de toutes leurs cellules (à l'exception des gamètes) est essentiellement identique. Cela signifie qu'ils contiennent toutes les informations nécessaires à la synthèse de toutes les protéines. Mais tous les gènes ne sont pas exprimés en même temps ou dans toutes les cellules.
À l'exception des gènes constitutifs (gènes exprimés dans toutes les cellules de l'organisme et codant pour des protéines essentielles à son fonctionnement général), tous les autres gènes sont exprimés ou non selon la fonction de la cellule dans un tissu particulier.
Par exemple, les gènes codant pour des protéines responsables du transport axonal sont exprimés dans les neurones mais pas dans les lymphocytes où les gènes responsables de la réponse immunitaire sont exprimés. Il existe également une spécificité temporelle, cela signifie que les différents gènes d'une cellule s'activent ou se désactivent à différents moments de la vie d'un organisme. De plus, la régulation des gènes varie selon leurs fonctions.
Régulation
La régulation génétique comprend tous les processus qui affectent l'action d'un gène au niveau de la traduction ou de la transcription, régulant ses produits finaux. Ces processus comprennent : l'altération de la chromatine, les modifications des histones, les méthylations de l'ADN, etc. À des fins biotechnologiques, il est possible d'interagir avec ces processus réglementaires et ainsi modifier l'expression de certains gènes.
Importance de l'analyse de l'expression génique
La capacité d'effectuer une analyse de l'expression génique de manière quantitative est devenue de plus en plus importante pour la biotechnologie animale et d'autres sciences de la vie. Une telle analyse fait généralement référence aux techniques qui permettent de mesurer le niveau auquel un gène cible est exprimé dans une cellule, un tissu ou l'organisme entier.
Pour un scientifique biomédical fondamental, cela aide à comprendre la relation entre les profils d'expression génique et les phénotypes cellulaires ou d'organismes. Pour la biotechnologie animale, l'analyse quantitative de l'expression génique est également un outil indispensable dans la génération d'animaux transgéniques ou knock-out.
Chez les animaux multicellulaires, les cellules de même origine sont réunies en tissus qui à leur tour s'assemblent dans un organe afin de remplir une fonction physiologique commune. Comparés à divers systèmes in vitro impliquant des cellules animales, telles que des cultures tissulaires, les organes animaux sont caractérisés par différents niveaux d'hétérogénéité cellulaire qui rendent l'analyse quantitative de l'expression et de la régulation des gènes une tâche difficile.
Le cerveau peut être considéré comme un système modèle d'un organe très complexe d'animaux vertébrés. Il fonctionne comme le centre de contrôle centralisé du système nerveux animal qui fonctionne comme un ordinateur. Le cerveau reçoit des informations codées de l'environnement à l'intérieur et à l'extérieur du corps de l'animal, a la capacité de stocker et de traiter ces informations, et génère de multiples sorties.
Dans le cerveau, les cellules neurales sont généralement organisées en structures stratifiées (telles que le cortex cérébral) ou en amas régionaux relativement distincts, ou noyaux, dont la taille et la forme varient.
Un certain nombre d'approches méthodologiques clés pour l'identification, la collecte et le traitement d'échantillons provenant de régions cérébrales hétérogènes, est réalisé avec un accent particulier sur la détection combinée de l'ARN messager (ARNm) et des protéines aux niveaux régional et unicellulaire.
Synonymes, antonymes
2 synonymes (sens proche) de "expression génique" :
0 antonyme (sens contraire).
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