Genová exprese, také nazývaná proteinová exprese nebo často jednoduše exprese, je proces, kterým je sekvence DNA genu přeměněna na struktury a funkce buňky.
Exprese genů je vícestupňový proces, který začíná transkripcí DNA, ze které jsou geny vytvořeny, do messenger RNA. Následuje následná transkripční modifikace a překlad do genového produktu, následuje skládání, posttranslační modifikace a cílení.
Množství bílkoviny, kterou buňka exprimuje, závisí na tkáni, vývojovém stadiu organismu a metabolickém nebo fyziologickém stavu buňky.
Nepřímo může být exprese konkrétních genů hodnocena pomocí technologie DNA mikročipů, které mohou poskytnout hrubé měření buněčné koncentrace různých messenger RNA; často tisíce najednou. I když název tohoto typu hodnocení je ve skutečnosti chybné pojmenování, je často označován jako expresní profilování. Je známo, že exprese mnoha genů je regulována po transkripci, takže zvýšení koncentrace mRNA nemusí vždy zvýšit expresi. Citlivější a přesnější metodou měření exprese relativního genu je polymerázová řetězová reakce v reálném čase. S pečlivě sestavenou standardní křivkou může dokonce vést k absolutnímu měření, například v počtu kopií mRNA na nanolitr homogenizované tkáně nebo v počtu kopií mRNA na celkovou poly-adenosinovou RNA. Úrovně exprese proteinů mohou být měřeny fúzí požadovaného proteinu s jiným reporterovým proteinem, například zeleným fluorescenčním proteinem nebo enzymem beta-galaktosidázou. Úroveň exprese těchto reporterových bílkovin lze přímo kvantifikovat pomocí standardních technik.
Regulace genové exprese
Regulace genové exprese je buněčná kontrola množství a načasování vzhledu funkčního produktu genu. Může být modulován jakýkoli krok genové exprese, od transkripčního kroku DNA-RNA až po posttranslační modifikaci proteinu. Genová regulace dává buňce kontrolu nad strukturou a funkcí a je základem buněčné diferenciace, morfogeneze a všestrannosti a přizpůsobivosti jakéhokoli organismu.
Bílkovina kódovaná genem může být vyjádřena ve zvýšeném množství. K tomu může dojít zvýšením počtu kopií genu nebo zvýšením vazebné síly promotorové oblasti.
Často se sekvence DNA pro sledovaný protein naklonuje nebo subklonuje do plazmidu obsahujícího promotor laku, který je pak transformován do bakterie Escherichia coli. Přidání IPTG (analog laktózy) způsobí, že bakterie exprimují sledovaný protein. Tato strategie však ne vždy přináší funkční protein, v takovém případě mohou být jiné organismy nebo tkáňové kultury efektivnější. jako například kvasinka Saccharomyces cerevisiae je často preferována před bakteriemi pro proteiny, které procházejí rozsáhlou posttranslační modifikací. Nicméně bakteriální exprese má tu výhodu, že snadno produkuje velké množství proteinu, což je potřebné pro rentgenovou krystalografii nebo experimenty s nukleární magnetickou rezonancí pro stanovení struktury.
Genové sítě a exprese
Geny byly někdy považovány za uzly v síti, vstupy jsou proteiny, jako jsou transkripční faktory, a výstupy jsou úroveň genové exprese. Uzel sám vykonává funkci a činnost těchto funkcí byla interpretována jako vykonávání určitého druhu zpracování informací v buňce a určení buněčného chování.
PCR polymerázová řetězová reakce se používá k identifikaci genové exprese pomocí primerů specifických pro geny.