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.2007年3月87日。
doi:10.1038/msb4100123。 Epub 2007年3月13日。

基因和基因概念：功能和信息理论分析

克劳斯·谢勒 1, 尤根·约斯特
附属公司
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基因和基因概念：功能和信息理论分析

克劳斯·谢勒等。 分子系统生物. 2007.

摘要

“基因”已经成为一个模糊和不明确的概念。为了为基因存储和表达的数学分析奠定基础，我们回到了基因作为基因组中编码的功能的最初概念，即基因分析的基础，即多肽或其他功能产品。表达基因所需的额外信息包含在每个mRNA中，作为信号的集合，添加或叠加到编码序列上。为了指定这个程序，我们引入了术语“基因”。单个基因包含在构成前基因的前mRNA中。基因组域包含一个原基因，除了转录物中的前基因外，还有转录激活信号。有些含有几种信使核糖核酸，因此含有通过核糖核酸加工和差异剪接挑选出来的基因。顺式基因中的基因程序是由细胞或生物体的转基因中所含的蛋白质或RNA性质的相应因素来实现的。基因，包含在个体结构域和转录物中的顺式程序，以及因子的反式程序，可以通过信息论进行分析。

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数字

图1
图1
级联调节（Scherrer，19671980）：合子基因组的信息含量逐渐减少到分化细胞中表达的信息含量。在智人估计有50万多肽基因逐步减少到几百个；只有3个基因可以解释高达90%的蛋白质输出，就像红细胞的情况一样。全息级联（未显示）包括额外的步骤，从整个物种的信息内容上游到种群和个体的信息内容，从多肽下游到组装蛋白，包括所有翻译后修饰（Scherrer，1980）。在全基因和全转基因的指导下，基因组信息通过DNA重排还原为单个细胞的信息，然后通过单个步骤还原为单个功能的表达，如本文所示。这些可能包括以下（1-2）染色质修饰和激活（依赖于原基因）；（3） 前mRNP（pre-genon）的转录和形成；（4-6）渐进加工和剪接（前基因）；（7） 胞质mRNP（基因）的输出和形成；（8-9）mRNP（基因）的激活（去表达）；（10） 翻译mRNA（基因），然后形成肽（基因已过期）和基因表达。(一个)基因组转录物向RNA处理中心的空间转移（Iarovaia等（2001）和细胞核外围和细胞质中的特定位置（De Conto等，1999）导致延迟，因此导致时间矢量。加工和转运步骤可能会暂时中断，并导致相当大的表达延迟（在人类卵母细胞中组蛋白mRNA的情况下，延迟达30年），以及“外周记忆”的构成（Scherrer，1974年，1980年），基因最终将从中产生和/或表达。这些可能以未拼接（片段化基因）或最终拼接前mRNP、细胞质mRNP或miRNA复合物的形式存在。(B类)基因组信息沿着级联逐渐减少，来自细胞和生物体外部空间的信息起着逐渐增加的作用。在外围最高，例如所有细胞表面受体的功能，一些外部指令可能到达基因组DNA，导致生理变化。这可以理解为“外卡“正如这里所建议的，”“渗透”“内钙'基因表达。
图2
图2
编码序列、基因、基因和转基因：多肽的氨基酸序列代表基因，作为函数的基础；它在RNA水平上的等价物是插入到mRNA中并由5′端和3′端UTR构成的编码序列。在后者中，叠加在编码序列上的是基因，中的一个节目顺式序列寡基序，调节蛋白的最终结合位点（或si/miRNAs未显示）。全息图-转基因一个特定细胞的基因由所有这些因素组成，这些因素最终会识别出基因中的寡聚基序（空的彩色圆圈）顺式与特定信使核糖核酸相互作用的因子子集（实心圆圈）构成后者的转基因（PABP：聚（A）结合蛋白）。如果基因是一种功能性RNA，同样的形式也适用。
图3
图3
从DNA到mRNA的表达：原基因、前基因和基因：（1）基因组域（系一个)外显子（浅绿色）和编码序列片段（深绿色）以及基因内和基因间（未显示）DNA，包含染色质建模和激活说明；这构成了原基因（A′）。（2） 从这些中，前mRNA(B类)或FDT及其前基因（B′）可能会脱落。后者可能包含差异剪接的基因片段；所示为包含两个ORF 1和2的前mRNA的情况。（3） 经过处理和剪接后，两个mRNAs分别由其各自的基因产生，然后是两个基因等价物，即mRNA（1）和（2）。（4） 翻译后，肽1和肽2具有两种功能。如果基因是一种功能性RNA，同样的形式也适用。插图：对原基因、前基因和基因信号（寡基序）进行不同的指示，用于特定的加工步骤和基因表达（左），对应于转基因（右）中处于激活或非激活状态的相应因子，它们可能（或不）实现相应的控制。
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