Gēnu ekspresija apraksta dzīvai būtnei raksturīgas ģenētiski predisponētas izpausmes un attīstību. No otras puses, ir ģenētiskā informācija, kas nav izteikta un kuru var noteikt tikai, izmantojot DNS analīzi.
Kas ir gēnu ekspresija?
Katrai dzīvai būtnei ir daudz gēnu, bet ne visas īpašības, ko satur DNS, nekad nav attīstītas, tas ir, izteiktas. Daži gēni paliek neaktīvi, bet ir klāt un joprojām var tikt mantoti. Atkarībā no seksuālā partnera genotipa pēcnācēju paaudzē var parādīties neizpaužams gēns, t.i., to var izteikt.
Runājot par gēnu ekspresiju, tiek apšaubīti divi identiski gēni, katrs no kuriem nāk no mātes un tēva un zināmā mērā konkurē viens ar otru. Pastāv dominējošais un recesīvais gēns. Cilvēkos viens dominējošais gēns parasti "uzvar" pār recesīvo vai diviem recesīvajiem gēniem tiek izteikts vienādi un rada redzamu īpašību, kas atrodas starp māti un tēvu.
Piemēram, dažos augos sarkanā un baltā krāsa ir recesīva, un, sajaucoties, pēcnācēju paaudzē tiek izveidoti rozā ziedi, jo notiek abu gēnu izpausme.
Funkcija un uzdevums
Cilvēkiem uz 47 hromosomu pāriem ir daudz gēnu. Tāpat kā katrai dzīvai būtnei, arī viņam puse ir no mātes, bet otra puse - no tēva. No evolūcijas viedokļa tagad ir jāizsaka tie gēni, kas ir visnoderīgākie jaunā cilvēka izdzīvošanai.
Piemēram, evolūcijas gaitā izrādījās, ka gēnu ekspresija tumšai ādai siltos, saulainos pasaules reģionos ir priekšrocība cilvēkiem, savukārt gēnu izteikšana gaišai ādai bija labāka mazāk saulainās pasaules daļās. Jo īpaši divu recesīvo gēnu gadījumā tas nozīmē, ka vienu no diviem vai jauktu formu var izteikt ar gēnu ekspresijas palīdzību, kas nozīmē, ka suga spēj nepārtraukti uzlaboties un kļūt dzīvotspējīgāka.
Tāpēc pat ģenētiski identiskiem, identiskiem dvīņiem ar diviem recesīviem gēniem ir nedaudz atšķirīgas īpašības, piemēram, vismazākās atšķirības matos vai acu krāsā.
Tā sauktās atsevišķu gēnu mutācijas, t.i., spontānas izmaiņas, kas saistītas ar pastāvīgu jaunu ķermeņa šūnu veidošanos, vienmēr ir notikušas gandrīz katrā daudzšūnu dzīvā būtnē. Tādā veidā, piemēram, radās kalnu zaķi vai polārlāči: gēnu mutācijas rezultātā gēnu ekspresija bija baltā spalva, mutētie dzīvnieki izrādījās dzīvotspējīgāki polārajos reģionos nekā viņu brūnās konspekts un dominēja šajās pasaules daļās. Šādi procesi, kuru pamatā ir mutāciju izraisīta mainīga gēnu ekspresija, ilgst gadu tūkstošus un dažreiz miljonus gadu, pirms tie kļūst plaši izplatīti.
Cilvēkiem noderīgs izrādās ne tikai paša ķermeņa gēnu izpausme, bet arī baktēriju izpausme. Ar dažādu antibiotiku palīdzību, cita starpā, ir iespējams inhibēt baktērijas gēnu ekspresiju un tādējādi izraisīt dzīvībai svarīgo funkciju traucējumus. Baktērija mirst, un cilvēki var atgūties no bakteriālas infekcijas.
Turklāt pašlaik tiek veikti pētījumi par to, vai gēnus, kas izraisa vēzi, var kavēt viņu gēnu ekspresijā, lai cilvēki, kuriem ir ģenētiska nosliece uz vēzi, neveidotu audzējus.
Slimības un kaites
Gēnu ekspresija ir sarežģīts process, kas, tāpat kā gandrīz katrs ģenētiskais process organismā, var izraisīt slimības. Tas attiecas gan uz nepilnīgu vai neesošu gēnu ekspresiju, gan uz nepilnīgu gēnu pilnīgu ekspresiju.
Visu veidu iedzimtu slimību gadījumā dominē dominējošs vai slims recesīvs gēns, kas izteikts saistībā ar tikpat veselīgu vecāku recesīvo gēnu. Īpaši mānīgas ir iedzimtas slimības, kas neizdalās slimajā un veselīgajā gēnā, jo abi vecāki ir veseli, bet ir slimā gēna nesēji. Ja abi saslimušie gēni sakrīt, tad vairs nenotiek gēnu ekspresija ar veselīgu un slimu gēnu vai veselīgu, dominējošu gēnu, un iedzimta slimība izdalās.
Tā piemērs ir hemophilia, kas gandrīz tikai notiek vīriešiem. Par bīstamām tiek uzskatītas arī ģenētiski modificējošas vielas, kas var mainīt gēnu ekspresiju tādā veidā, ka cilvēki saslimst vai mirst. Piemēram, radiācija var mainīt gēnu struktūru katrā cilvēka dzīves posmā, tā, ka gēnu ekspresija atšķiras no tā, kāda tā bija iepriekš. Nepareizas gēnu ekspresijas dēļ tas var izraisīt vēža attīstību pieaugušajiem un kroplības nedzimušiem bērniem.
Līdzīga ārējas, galvenokārt ķīmiskas ietekmes izraisīta kļūdaina gēnu ekspresijas ietekme ir novērojama arī dzīvniekiem un augiem, kuri rezultātā maina savu krāsu vai reproducējošās daļas, piemēram, ziedus un lapas, reproducē savādāk nekā iepriekš.
Gēnu izmaiņas un tādējādi arī novirzes no iepriekšējās gēnu ekspresijas ir jāizslēdz arī ar zālēm, tām nedrīkst būt tā dēvētā mutagēna ietekme uz cilvēkiem vai dzīvniekiem. Talidomīda skandāls šajā sakarā ir negatīvs piemērs.
