Gen Không Mã Hóa - Trung Tâm Xét Nghiệm Ihope

Chỉ 1% gen mang thông tin mã hóa protein, 99% còn lại không mã hóa protein. ADN không mã hóa không mang thông tin dịch mã protein nên chúng từng được xem là ADN rác với chức năng chưa rõ ràng. Tuy nhiên, ngày càng nhiều bằng chứng cho thấy một vài trong số chúng nằm vai trò không thể thiếu trong hoat động của tế bào, đặc biệt là điều khiển hoạt động của gen. Ví dụ ADN không mã hóa chứa những đoạn trình tự hoạt động như những yếu tố điều hòa, xác định thời điểm và nơi mà các gen làm việc và kết thúc. Chúng như những yếu tố cung cấp điểm và vị trí để các protein chuyên biệt để hoạt hóa hoặc ức chế biểu hiện của gen mã hóa tổng hợp ra protein. Những ADN không mã hóa chứa nhiều dạng các yếu tố điều hòa gen.

• Các promoter cung cấp vị trí để các protein hay còn gọi là các enzyme mã hóa bám vào để thực hiện quá trình mã hóa. Các promoter này hiện diện tại vị trí đầu các gen của sợi ADN.
• Các yếu tố tăng cường (hay còn gọi là các enhancer) cung cấp các vị trí bám cho các protein giúp hoạt hóa, tăng cường quá trình phiên mã.
• Các yếu tố im lặng (silencer) cung cấp những vị bám cho các protein ức chế quá trình phiên mã, các silencer nằm trước hoặc sau những gen mà chúng kìm hãm và có thể tại vị trí hơi xa trên chuỗi ADN.
• Các yếu tố cô lập cung cấp vị trí bám cho các protein giúp kiểm soát quá trình phiên mã theo nhiều cách. Một số ngăn chặn các enhancer thúc đẩy quá trình phiên mã (gọi là enhancer-blocker insulators), số khác ngăn chặn các thay đổi trong cấu trúc ADN gây ra kìm hãm hoạt động của gen (gọi là barrier insulator).

Các vùng khác của ADN không mã hóa cung cấp các chỉ dẫn tổng hợp nên nhiều loại phân tử ARN nhất định. ARN là một dạng mang thông tin vật chất di truyền khác. Một số ví dụ về các phân tử ARN được tạo ra từ những hướng dẫn của ADN không mã hóa bao gồm ARN vận chuyển (tARN) và ARN ribosome (rARN), các ARN giúp gom các đơn vị cấu tạo nên protein (hay axit amin) thành một sợi protein, microARN (miARN) là các ARN ngắn chặn quá trình sản xuất protein, và ARN dài không mã hóa (IncARN) là ARN mang nhiều qui tắc đa dạng kiểm soát hoạt động gen.

Một số yếu tố cấu trúc của nhiễm sắc thể cũng có chứa ADN không mã hóa. Ví dụ, các đoạn trình tự ADN không mã hóa lặp lại tại vị trí cuối của nhiễm sắc thể hình thành nên telomere. Telomere bảo vệ các điểm cuối của nhiễm sắc thể không bị thu ngắn đi trong quá trình sao chép vật liệu di truyền. Các đoạn trình tự không mã hóa lặp lại cũng hình thành các ADN vệ tinh, các ADN vệ tinh này cũng là thành phần trong những yếu tố cấu trúc khác. ADN vệ tinh cũng hình thành nên các dị nhiễm sắc–nơi ADN được đóng gói dày đặc, dị nhiễm sắc rất quan trọng trong quá trình điều khiển hoạt động gen và duy trì cấu trúc của nhiễm sắc thể.

Một số vùng ADN không mã hóa được gọi là intron trong trong các gen không mã hóa, nhưng chúng được cắt đi trước khi bước sang giai đoạn dịch mã tạo ra protein. Các yếu tố điều hòa giống như các enhancer có thể có trong các intron. Những vùng không mã hóa khác nằm giữa các gen, nên chúng được biết đến như những vùng liên gen.

Những yếu tố điều hòa vẫn chưa được xác định cũng như những vùng chức năng khác trong ADN không mã hóa vẫn chưa được hiểu rõ ràng. Các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu để hiểu rõ hơn về vị trí cũng như vai trò của các yếu tố này.

Cùng chuyên mục

• Protein là gì và vai trò thế nào?
• Gen chỉ dẫn sản xuất protein như thế nào?
• Gen được tắt hay mở trong tế bào ra sao?
• Di truyền học biểu sinh là gì?
• Tế bào phân chia như thế nào?
• Gen điều khiển sự phân chia và phát triển của tế bào như thế nào?

Xem thêm các bài viết khác về sinh học phân tử

References

1. University of Leicester Virtual Genetics Education Centre. DNA, genes and chromosomes for schools and colleges. Retrieved November 8, 2021 from https://le.ac.uk/vgec/topics/dna/dna-schools-and-colleges
2. Cold Spring Harbor Laboratory DNA Learning Center. The human genome: genes and non-coding DNA, 3D animation with basic narration. Retrieved November 8, 2021 from
3. U.S National Library of Medicine-Noncoding Genes. Retrieved October 12, 2020 from https://medlineplus.gov/genetics/understanding/basics/noncodingdna/
4. National Academy of Sciences. Gene Regulation Gene Control: Transcription Factors and Mechanisms. Retrieved November 8, 2021 from https://www.nap.edu/read/1859/chapter/6
5. Khan Academy. Transcription Factors. Retrieved November 8, 2021 from https://www.khanacademy.org/science/biology/gene-regulation/gene-regulation-in-eukaryotes/a/eukaryotic-transcription-factors