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Il segreto dell'iniziazione genica: cosa rende i primi geni istantanei attivi rapidamente nelle cellule?
Nel mondo della biologia cellulare, i primi geni istantanei (IEG) sono attori chiave che possono essere attivati rapidamente e temporaneamente sotto vari stimoli cellulari.L'attività di IEGS rappresenta un meccanismo regolatorio istantaneo delle cellule a cambiamenti esterni, spesso operando prima che le nuove proteine vengano sintetizzate.Questi geni svolgono un ruolo indispensabile nelle prime risposte e la loro importanza è come il gateway per le risposte genomiche.
I primi geni istantanei sono chiamati "il gateway alla risposta genomica" e sono responsabili della regolazione della crescita e della differenziazione cellulare.
IEGS includono diversi geni che sono stati ampiamente studiati, come C-Fos, C-Myc e C-Jun, che sono simili agli oncogeni dei retrovirus.Rispetto ai geni di risposta in fase avanzata, gli IEG sono caratterizzati dalla loro capacità di esprimere più velocemente sotto la stimolazione cellulare, di solito raggiungendo il picco entro 30 minuti, mentre i geni di risposta in fase avanzata impiegano da 2 a 4 ore per essere attivati.
Meccanismo di regolazione IEGS
L'espressione di IEG è guidata da segnali interni ed esterni, il che significa che possono reagire rapidamente senza la necessità di sintetizzare nuovi fattori di trascrizione.Inoltre, la sequenza genica di IEG è generalmente breve e contiene specifici siti di legame del fattore di trascrizione, rendendo ridondante l'inizio della trascrizione.
Il processo di traduzione degli IEG non è influenzato dagli inibitori della sintesi proteica, mostrando il suo meccanismo operativo unico.
il ruolo di iegs in neurobiologia
Studio mostra che i primi geni istantanei svolgono un ruolo importante nell'attività neuronale, nella formazione della memoria, nelle malattie neuropsichiatriche e nelle attività comportamentali.Gli IEG sono coinvolti nell'alterazione della funzione sinaptica e promuovono questi cambiamenti attivando rapidamente l'espressione di fattori di crescita o proteine cellulari.Queste attività sono considerate come modi per archiviare la memoria e sono strettamente correlate ai concetti di "tracce di memoria" o "rappresentazioni di memoria".
meccanismo di formazione della memoria
IEGS come ZNF268 e ARC hanno dimostrato di essere associati all'apprendimento e alla memoria, nonché agli effetti di miglioramento a lungo termine (LTP).Vari tipi di stimoli nervosi, inclusi spasmi comportamentali e indotti da farmaci, possono indurre l'espressione IEG.Ciò rende IEG un marcatore per comprendere la combinazione di neuroni associati a una certa formazione di memoria, come quelli associati alla paura, spesso associati allo sviluppo della malattia mentale.
I neon che esprimono l'arco nell'ippocampo presentano diversi fenotipi e differenze comportamentali di fronte alla stimolazione, mostrando un'espansione significativa dei circuiti neuronali.
malattie mentali e iegs
I primi geni istantanei sono stati anche usati come marcatori nei modelli animali, in particolare studi relativi alla depressione e ad altri disturbi neuropsichiatrici.Nei topi interessati, i livelli di ARC sono stati alterati, influenzando l'attività sinaptica, mentre EGR1 era coinvolto nel processo di codifica della memoria.Inoltre, i pazienti con schizofrenia hanno mostrato una bassa espressione di EGR3, che ha interagito con i fattori di trascrizione associati a NMDAR.
potenziali applicazioni terapeutiche
Il citomegalovirus umano (HCMV) è un onnipresente virus dell'herpes beta che di solito è latente in individui sani, ma ha gravi conseguenze per le persone con sistemi immunitari alterati.Gli studi sugli IEG mostrano che questi geni svolgono un ruolo importante nella regolazione della latenza e della patologia di HCMV.I ricercatori stanno lavorando allo sviluppo di strategie terapeutiche per i geni IE, utilizzando interferenze di RNA, metodi di targeting genico e tecnologia CRISPR per risolvere il problema dell'HCMV.
Inibitori chimici di piccole molecole sono stati anche studiati per fattori epigenetici e proteine di segnalazione per l'espressione genica IE target.
La rapida espressione dei primi geni istantanei è strettamente correlata alla risposta allo stress cellulare e alle molteplici funzioni del sistema nervoso, il che fa pensare alle persone: in che modo la ricerca futura influenzerà la nostra comprensione della memoria e delle malattie psicologiche?
