Gene regulatory network (original) (raw)

dbo:abstract

شبكة الجين (أو الجينية) التنظيمية (بالإنجليزية: Gene regulatory network، واختصارًا: GRN)‏ هي مجموعة من المنظمات الجزيئية المتفاعلة مع بعضها البعض ومع المواد الأخرى في الخلية للتحكم في مستويات التعبير الجيني للرنا المرسال والبروتينات التي تحدد بدورها وظيفة الخلية. تلعب الشبكة الجينية التنظيمية أيضًا دورًا مركزيًا في عملية التشكل الحيوي، عملية تخلق بنى الجسم، المركزية في علم الأحياء النمائي التطوري (إيفو-ديفو). قد يتألف المنظم من الدنا، والرنا، والبروتين والمعقدات المكونة منها. يحدث التفاعل بشكل مباشر أو غير مباشر (من خلال الرنا المنسوخ أو البروتين المنقول). بشكل عام، يعمل كل جزيء رنا مرسال في صنع بروتين محدد (أو مجموعة من البروتينات). في بعض الحالات، يكون هذا البروتين بنيويًا، إذ يتراكم عند غشاء الخلية أو داخل الخلية ليضفي عليها خصائص بنيوية محددة. في حالات أخرى، يكون البروتين عبارة عن إنزيم، أي آلة ميكروية محفزة لرد فعل معين، مثل تفكيك مصدر الغذاء أو المادة السامة. تعمل بعض البروتينات بشكل حصري في تنشيط الجينات الأخرى، وتُعرف بعوامل النسخ التي تلعب دورًا رئيسيًا في الشبكات أو التسلسلات التنظيمية. تؤدي إلى تنشيط الجينات الأخرى عن طريق ارتباطها بمنطقة المحفز في بداية هذه الجينات، وبدء إنتاج بروتين آخر، وما إلى ذلك. تُعد بعض عوامل النسخ مثبطة. لدى الكائنات الحية وحيدة الخلية، تستجيب الشبكات الجينية للبيئة الخارجية، ما يحسن بقاء الخلية في بيئة معينة في وقت معين. بالتالي، عندما تجد خلية الخميرة نفسها في محلول سكري، تعمل على تنشيط الجينات لصنع الإنزيمات المسؤولة عن معالجة السكر وتحويله إلى كحول. تمثل هذه العملية، التي نربطها مع صنع النبيذ، الطريقة التي تعيش عبرها خلية الخميرة، من خلال اكتساب الطاقة اللازمة للتضاعف، التي من شأنها تعزيز احتمال بقائها في الظروف العادية. لدى الحيوانات عديدة الخلايا، تخضع السلاسل الجينية المتحكمة في شكل الجسم لنفس المبدأ. ينتج عن كل انقسام خلية خليتين قد تختلفان في الجينات المنشطة وصنع البروتينات على الرغم من احتوائهما على الجينوم نفسه. تضمن «حلقة الارتجاع ذاتية الاستدامة» أحيانًا حفاظ الخلية على هويتها وتمريرها. تُعد آلية علم التخلق المستخدمة في تعديلات الكروماتين التي قد توفر الذاكرة الخلوية عن طريق منع النسخ أو السماح به غير مفهومة جيدًا. تتمثل الميزة الرئيسية للحيوانات عديدة الخلايا في استخدام مسارات التدرج المحدثة للتخلق، التي توفر نظام تحديد تموضع مسؤول عن إعلام كل خلية بمكانها في الجسم، ومن ثم نوع الخلية الذي ستتحول إليه. قد تغادر نواتج الجين المنشط في خلية واحدة هذه الخلية وتنتشر عبر الخلايا المجاورة، ثم تدخلها منشطة الجينات في حال وجودها فوق مستوى عتبة معين. بالتالي، تتعرض هذه الخلايا للتحفيز الذي يغير مصيرها، ما من شأنه توليد محدثات التخلق الأخرى التي تعيد إرسال الإشارات إلى الخلية الأصلية. قد تستخدم محدثات التخلق عبر المسافات الأطول عملية توصيل الإشارة النشطة. تتحكم مثل هذه الإشارات في التخلق، بناء مخطط الجسم من البداية عبر سلسلة من الخطوات المتتابعة. تتحكم أيضًا بالأجسام البالغة وتحافظ عليها عبر العمليات الارتجاعية، يؤدي فقدان هذا الارتجاع الناتج عن الطفرات إلى التكاثر الخلوي الملاحظ في السرطان. بالتوازي مع عملية بناء البنية، تنشط التسلسلات الجينية الجينات المسؤولة عن صنع البروتينات البنيوية التي تمنح كل خلية الخصائص الفيزيائية اللازمة. (ar)
Ein Genregulationsnetzwerk (GRN) ist eine Ansammlung aus DNS-Segmenten in einer Zelle, die in direkte oder indirekte Interaktion miteinander (durch ihre RNS- und Protein-Botenstoffe) oder mit anderen Substanzen in der Zelle treten, wobei sie die Frequenz, mit der die Gene im Netzwerk in mRNS transkribiert werden, steuern. Gewöhnlich produziert jedes mRNS-Molekül ein spezifisches Protein (oder einen spezifischen Proteinsatz). Zum einen kann das Protein Strukturinformationen enthalten und sich an der Zellmembran oder innerhalb der Zelle anlagern, um ihr bestimmte strukturelle Eigenschaften zu verleihen. Zum anderen kann das Protein ein Enzym sein, z. B. eine Mikro-Maschine, die als Katalysator einer bestimmten Reaktion auftritt, beispielsweise der Aufspaltung von Nährstoffen oder Toxinen. Andere Proteine wiederum dienen ausschließlich der Aktivierung anderer Gene, und es sind diese Transkriptionsfaktoren, die die Hauptrolle in regulativen Netzwerken oder Wirkungsketten spielen. Indem sie sich an die Promotoren-Regionen am Anfang anderer Gene binden, aktivieren sie diese und somit die Produktion weiterer Proteine und so weiter. Bestimmte Transkriptionsfaktoren dienen auch der Unterbindung. In einzelligen Organismen reagieren die regulativen Netzwerke auf die Umgebung, um die Überlebenschancen der Zelle in dieser Umgebung für eine bestimmte Zeit zu maximieren. So wird etwa eine Hefezelle, die sich in einer Zuckerlösung befindet, Gene aktivieren, um den Zucker in Ethanol umzuwandeln. Dieser Prozess, den wir mit der Herstellung von Wein in Verbindung bringen, ist der Lösungsansatz der Hefezelle, um ihr Überleben zu sichern, um Energie zur Vermehrung zu produzieren, die unter normalen Umständen ihre Überlebensaussichten verbessern würde. Bei vielzelligen Tieren wird dasselbe Prinzip zum Zwecke genetischer Wirkungsketten genutzt, die die Körperform kontrollieren. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, resultieren daraus zwei Zellen, die, obschon sie dasselbe Genom enthalten, sich darin unterscheiden können, welche Gene aktiviert sind, und Proteine produzieren. Manchmal sorgt ein „sich selbst verstärkender Kreislauf“ dafür, dass eine Zelle ihre genetische Identität behält und weitergibt. Bisher weniger verstanden sind die Mechanismen der Epigenetik, bei der die Modifizierung des Chromatins ein zelluläres Gedächtnis durch die Verhinderung oder Ermöglichung von Transkriptionen möglich macht. Eine häufige Eigenschaft vielzelliger Tiere ist die Nutzung morphogener Gradienten, die ihrerseits ein System zur Weitergabe der Position an eine Zelle bereitstellen, also dafür sorgen, dass die Zelle weiß, wo im Körper sie sich befindet und sich zu einer entsprechenden Zelle entwickeln kann. Ein Gen, das in der einen Zelle aktiviert wurde, kann diese verlassen und in benachbarte Zellen hineindiffundieren und nach Eintritt dort Gene aktivieren, soweit diese eine bestimmte Stufe in ihrer Entwicklung bereits erreicht haben. Diese Zellen erhalten dann eine neue Bestimmung und können sogar ihrerseits andere Morphogene produzieren, die an die Ausgangszelle ein Feedback-Signal übermitteln. Über größere Distanzen hinweg können Morphogene den aktiven Prozess der Signaltransduktion nutzen.Derartige Signale kontrollieren etwa die Embryogenese, die Realisierung der "genetischen Blaupause" für den Aufbau eines kompletten Organismus von Anfang an und über eine Reihe sequenzierter Arbeitsschritte hinweg. Sie kontrollieren auch die Zellregeneration des ausgewachsenen Körpers durch den Austausch wechselseitigen Feedbacks zwischen den Zellen, wobei das Ausbleiben dieses Feedbacks aufgrund von Mutationen verantwortlich für die Entstehung von Zellwucherungen sein kann, bekannt als Krebs. Neben der Schaffung neuer organischer Strukturen aktiviert die genetische Wirkungskette auch Gene, die strukturelle Proteine erzeugen, die jeder Zelle die physischen Eigenschaften geben, die sie braucht. Es wurde bisher vermutet, da biomolekulare Interaktionsmuster einer intrinsisch veranlagten Wahrscheinlichkeit unterliegen, dass genetische Netzwerke das Ergebnis zellulärer Prozesse sind, und nicht ihre Ursache (vgl. zellulärer Darwinismus). Wie dem auch sei, neueste experimentelle Ergebnisse legen die These der Zelldetermination nahe. Genregulationsnetzwerke werden mit bioinformatischen Methoden im Ergebnis der Genexpressionsanalyse in Verbindung mit Vorwissen aus molekularbiologischen Datenbanken identifiziert. Diese datenbasierte Netzwerkmodellierung wird Netzwerkinferenz oder – in Anlehnung an die Rekonstruktion in technischer Systeme – auch Reverse Engineering genannt. (de)
Ένα γενετικό ρυθμιστικό δίκτυο (Gene Regulatory Network- GRN) αποτελεί ένα σύνολο τμημάτων DNA στο εσωτερικό ενός κυττάρου, τα οποία αλληλεπιδρούν (έμμεσα) μεταξύ τους, μέσω των προϊόντων της έκφρασής τους, δηλαδή RNA ή πρωτεΐνες καθώς και με άλλα συστατικά του κυττάρου, επηρεάζοντας έτσι τον ρυθμό με τον οποίο τα γονίδια στο δίκτυο αυτό μεταγράφονται σε mRNA. Έτσι η δραστηριότητα των λειτουργικών προΐόντων ενός γονιδίου δεν επηρεάζεται μόνο από τους μεταγραφικούς παράγοντες και άλλους συμπαράγοντες που επηρεάζουν τη μεταγραφή αλλά και από την αποικοδόμηση πρωτεϊνών και μεταγράφων DNA καθώς και από τις μέτα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών. (el)
Una red de regulación génica o red de regulación genética (GRN) es una colección de segmentos de ADN en una célula que interactúan entre sí (indirectamente a través de su ARN y productos de expresión de proteínas) y con otras sustancias en la célula, con lo que regulan las tasas a las que los genes de la red se transcriben en ARNm. En general, cada molécula de ARNm va a construir una proteína específica (o un conjunto de proteínas). En algunos casos, esta proteína será estructural, y se acumulará en la pared celular o dentro de la célula para darle propiedades estructurales particulares. En otros casos, la proteína será una enzima, una micro-máquina que cataliza una determinada reacción, como el catabolismo de una fuente de alimento o una toxina. Algunas proteínas, aunque sólo sirven para activar otros genes, son los factores de transcripción, que son los principales actores en las redes de regulación o cascadas. Al unirse a la región promotora, ubicada en el comienzo de otros genes, los activan, iniciando la producción de otra proteína, y así sucesivamente. Algunos factores de transcripción son inhibidores. En los organismos unicelulares las redes reguladoras responden al entorno exterior, optimizando la célula en un momento dado para la supervivencia en este entorno. Así, una célula de levadura, encontrándose en una solución de azúcar, activará los genes para hacer enzimas que transforman el azúcar en alcohol.Este proceso, que asociamos con la vinificación, es como la célula de levadura «se gana la vida», ganando energía para multiplicarse, lo cual bajo circunstancias normales, mejoraría sus perspectivas de supervivencia. En los animales multicelulares el mismo principio se ha puesto al servicio de la cascada de genes que controlan la forma del cuerpo.Cada vez que una célula se divide, dos células resultan que, aunque contienen el mismo genoma en su totalidad, pueden diferir en cuales genes se activan y producen proteínas. A veces un 'ciclo de realimentación autosostenible' se asegura de que una célula mantiene su identidad y la hereda. Menos se entiende el mecanismo de epigenética por el cual la modificación de la cromatina puede proporcionar memoria celular bloqueando o permitiendo la transcripción. Una característica importante de los animales multicelulares es el uso de gradientes de morfógeno, los que en efecto proporcionan un sistema de posicionamiento que le dice a una célula donde está en el cuerpo y, por lo tanto, en qué tipo de célula convertirse. Un gen que es activado en una célula puede hacer un producto que sale de esta y se difunde a través de las células adyacentes, entrando en ellas y activando genes sólo cuando está presente por encima de un umbral determinado. Estas células son así inducidas a un nuevo destino, e incluso puede generar otros morfógenos que señalizan a la célula original. Sobre largas distancias los morfógenos pueden utilizar el proceso activo de transducción de señales. Tal señalización controla la embriogénesis, la construcción de un plan corporal desde el principio a través de una serie de pasos secuenciales. También mantiene el control de los cuerpos de los adultos a través de procesos realimentados, y la pérdida de tal realimentación como consecuencia de una mutación puede ser responsable de la proliferación de células que se ve en el cáncer. En paralelo con este proceso de construcción de la estructura, la cascada de genes activa los genes que producen proteínas estructurales que dan a cada célula las propiedades físicas que esta necesita. Se ha sugerido que, debido a que las interacciones moleculares biológicas son intrínsecamente estocásticas, las redes de genes son el resultado de los procesos celulares y no su causa (es decir, darwinismo celular). Sin embargo, la evidencia experimental reciente ha favorecido el punto de vista del atractor de los destinos de la célula. (es)
A gene (or genetic) regulatory network (GRN) is a collection of molecular regulators that interact with each other and with other substances in the cell to govern the gene expression levels of mRNA and proteins which, in turn, determine the function of the cell. GRN also play a central role in morphogenesis, the creation of body structures, which in turn is central to evolutionary developmental biology (evo-devo). The regulator can be DNA, RNA, protein or any combination of two or more of these three that form a complex, such as a specific sequence of DNA and a transcription factor to activate that sequence. The interaction can be direct or indirect (through transcribed RNA or translated protein). In general, each mRNA molecule goes on to make a specific protein (or set of proteins). In some cases this protein will be structural, and will accumulate at the cell membrane or within the cell to give it particular structural properties. In other cases the protein will be an enzyme, i.e., a micro-machine that catalyses a certain reaction, such as the breakdown of a food source or toxin. Some proteins though serve only to activate other genes, and these are the transcription factors that are the main players in regulatory networks or cascades. By binding to the promoter region at the start of other genes they turn them on, initiating the production of another protein, and so on. Some transcription factors are inhibitory. In single-celled organisms, regulatory networks respond to the external environment, optimising the cell at a given time for survival in this environment. Thus a yeast cell, finding itself in a sugar solution, will turn on genes to make enzymes that process the sugar to alcohol. This process, which we associate with wine-making, is how the yeast cell makes its living, gaining energy to multiply, which under normal circumstances would enhance its survival prospects. In multicellular animals the same principle has been put in the service of gene cascades that control body-shape. Each time a cell divides, two cells result which, although they contain the same genome in full, can differ in which genes are turned on and making proteins. Sometimes a 'self-sustaining feedback loop' ensures that a cell maintains its identity and passes it on. Less understood is the mechanism of epigenetics by which chromatin modification may provide cellular memory by blocking or allowing transcription. A major feature of multicellular animals is the use of morphogen gradients, which in effect provide a positioning system that tells a cell where in the body it is, and hence what sort of cell to become. A gene that is turned on in one cell may make a product that leaves the cell and diffuses through adjacent cells, entering them and turning on genes only when it is present above a certain threshold level. These cells are thus induced into a new fate, and may even generate other morphogens that signal back to the original cell. Over longer distances morphogens may use the active process of signal transduction. Such signalling controls embryogenesis, the building of a body plan from scratch through a series of sequential steps. They also control and maintain adult bodies through feedback processes, and the loss of such feedback because of a mutation can be responsible for the cell proliferation that is seen in cancer. In parallel with this process of building structure, the gene cascade turns on genes that make structural proteins that give each cell the physical properties it needs. (en)
Este artigo é sobre redes de transcrição genética, do inglês Transcription Networks. Um nome alternativo, que seria mais natural devido ao escopo da metodologia, seria redes de regulação genética (Gene Regulatory Networks ,GRN). (pt)
Ett regulatoriskt gennätverk (Eng. Gene Regulatory Network, eller GRN) är en uppsättning DNA-segment i en (biologisk) cell som interagerar med varandra (indirekt genom deras RNA och proteinuttryck) och med andra ämnen i cellen, genom att reglera hastigheterna med vilka gener i nätverket transkriberas till mRNA. I allmänhet går varje mRNA molekyl som transkriberas från DNA vidare för att göra ett specifikt protein (eller uppsättning av proteiner). Beroende på vilket protein det gäller, så har det en av flera möjliga uppgifter. Till exempel kan det vara ett strukturellt protein som ackumuleras i cellväggen eller inuti cellen för att ge cellen särskilda strukturella egenskaper. I andra fall kan proteinet blir ett enzym, en molekylär mikromaskin som katalyserar en viss kemisk reaktion, som till exempel spjälkning av ett födoämnen eller toxin. Vissa proteiner fungerar dock bara för att aktivera andra gener och det är dessa så kallade transkriptionsfaktorer som är huvudaktörerna i regulatoriska gennätverk eller genkaskader. Genom att binda till promotorregionen i början av andra gener kan de aktivera (eller hämma, beroende på typ av transkriptionsfaktor) dessa gener att inleda tillverkning av ett annat protein, som i sin tur kan reglera uttrycket av andra gener på samma sätt och så vidare. Dessa interaktioner mellan gener som tillverkar proteiner som reglerar uttryck av andra genreglerande proteiner, bildar ofta nätverksliknande strukturer, som alltså är det som kallas regulatoriskt gennätverk. (sv)
Генна регуляторна мережа (ГРМ) — це набір молекулярних регуляторів що взаємодіють один з одним, а також з іншими речовинами в клітині та керують рівнем гена експресії матричної рибонуклеїнової кислоти (мРНК) та білків. Це відіграє важливу роль в морфогенезі, створенні структурою тіла, яка в свою чергу є основною еволюційною біологією розвитку. Регуляторами можуть бути дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), РНК, білки та їх об'єднання. Взаємодія може бути як прямою, так і непрямою (через розшифровану РНК або білки). Взагалі, кожна молекула мРНК намагається створити конкретний білок або набір білків. У деяких випадках цей білок буде структурним, та буде накопичуватися на клітинній мембрані або всередині клітини, щоб надати йому специфічні структурні властивості. В інших випадках білок буде являти собою фермент, тобто мікро-машину, що каталізує певні реакцію, такі як несправність джерела живлення або токсин. Деякі білки служать лише для активації інших генів, і це є фактори транскрипції, що відіграють основну роль в регуляторних мережах або каскадах. Шляхом зв'язування з промоторною областю на початку інших генів, вони їх активують, ініціюючи вироблення іншого білка, і так далі. Деякі фактори транскрипції гальмують перетворення. В одноклітинних організмах регуляторна мережа реагує на зовнішнє середовище, оптимізуючи клітину в даний момент часу для виживання в цьому середовищі. Таким чином, клітини дріжджів, опиняючись в цукровому розчині, активують гени, щоб зробити ферменти, які обробляють цукор до алкоголю. Цей процес, який ми пов'язуємо з виноробством, це те, що робить дріжджову живою, даючи їй енергію для розмноження, що при нормальних обставинах буде сприяти підвищенню її перспективи виживання. У багатоклітинних тварин такий самий принцип використовується для обслуговування каскадного гену, та контролю форми тіла. Щоразу, коли клітина ділиться на дві такі ж клітини, маючи такий самий геном, вони можуть різнитися лише генами, що мають відношення до синтезу білків. Іноді самопідтримується петля зворотного зв'язку, що гарантує, що клітина зберігає свою ідентичність і передає її. Менш зрозумілим, є механізм, за допомогою якого eпігенетика модифікації хроматину може забезпечити клітинну пам'ять шляхом блокування або дозволом транскрипції. Головною особливістю багатоклітинних тварин є використання градієнту морфогену, що фактично забезпечує систему визначення місця розташування, що повідомляє клітині, де в організмі людини вона знаходиться, і якого роду клітиною їй стати. Ген, який включений в одну клітину може зробити продукт, який залишає клітку і дифундує через сусідні клітини, проникаючи в них і включаючи гени тільки тоді, коли вони присутні вище певного порогового рівня. Ці клітини, таким чином, індуковані в нову ціль, і, можуть навіть генерувати інші морфогені, що генерують зворотній сигнал до вихідної клітини. Довші відстані морфогени можуть використовувати для активного процесу сигнальної трансдукції. Така сигналізація контролює ембріональний розвиток, побудову з нуля через ряд послідовних кроків. Вони також контролюють і підтримують дорослі тіла через процеси зворотного зв'язку, а втрата такого зворотнього зв'язку, через мутації, може бути відповідальна за проліферацію клітин, яка розглядається в такому захворюванні як злоякісна пухлина. Паралельно з цим процесом побудови структури, каскадний ген активує гени, що створюють структурні білки, що надають кожній клітині фізичні властивості яких вони потребують. (uk)

dbo:wikiPageExternalLink

dbo:wikiPageWikiLink

rdf:type

rdfs:label

شبكة جينية تنظيمية (ar)
Genregulationsnetzwerk (de)
Γενετικά ρυθμιστικά δίκτυα (el)
Red de regulación génica (es)
Gene regulatory network (en)
Rede de transcrição (pt)
Regulatoriskt gennätverk (sv)
Генна регуляторна мережа (uk)

skos:closeMatch

foaf:depiction

is dbo:wikiPageRedirects of