Gennettverk

Oppsettet for et gennettverk

Et gennettverk (engelsk gene regulatory network) er en rekke gener som enten virker på hverandre (indirekte via RNA, proteiner eller andre stoff i cellen) eller danner en kaskade, og ulike gennettverk styrer genuttrykkingen i hver celle. Genene kan kode for proteiner som påvirker strukturen og formen til cellen, og som endrer cellens fysiske egenskaper. De kan også kode for enzymer som hjelper til med å bryte ned energikilder (som sukker eller fett) eller giftstoffer; eller de kan kode for transkripsjonsfaktorer, proteiner som har som oppgave å styre hvorvidt andre gener er skrudd av eller på. Disse transkripsjonsfaktorene er nøkkelfigurene i de regulatoriske gennettverkene. De binder til promotorregionen ved starten til de genene de slår på, eller i enhancerregionene til disse genene, og leder dermed transkripsjonsmaskineriet til å uttrykke disse genene. Sekvensene en transkripsjonsfaktor binder til kan finnes mange steder i genomet, og hver enkelt av transkripsjonsfaktorene kan dermed styre uttrykkingen av mange gener.

I encellende organismer vil de regulatoriske nettverkene reagere på miljøet, slik at cellen til enhver tid kan vokse og dele seg fortest mulig i det miljøet den befinner seg i. For eksempel vil en gjærcelle som er i et miljø med sukker skru på genene som brukes til å bryte ned sukkeret og danne alkohol. Og under miljømessig stress - som matmangel, eller annet - vil Gram-positive bakterier skru på genene som gjør at de danner en endospore, en struktur som kan tåle uttørking, varme, nedbrytende enzymer, og stråling langt bedre enn bakterien ville kunne gjøre i en vanlig dvaletilstand.

I flercellede dyr brukes det samme prinsippet i genkaskader som bestemmer kroppsform. Hver gang en celle deler seg har begge de to dattercellene det samme genomet, men ulike gener kan være uttrykt i dem. Via epigenetiske mekanismer som endrer kromatinstrukturen til DNA kan en celles identitet – som altså avhenger av hvilke gennettverk som er slått på, og hvilken tilstand de er i – bevares, selv i videre celledelinger, slik at de samme genene uttrykkes.