Génkifejezés prokariótákban és eukariótokban
A gén expresszió alapvető folyamat, amely mind a prokarióta, mind az eukarióta esetében zajlik. Annak ellenére, hogy az eredmények mind az eukarióta, mind a prokarióta esetében azonosak, jelentős különbségek vannak közöttük. A gén expresszióját általában tárgyalják, és különösen a cikk kiemeli a prokarióta és az eukarióta folyamatok közötti különbségeket..
Gén kifejezés
Amikor egy gén információit szerkezeti formákká alakítják, akkor azt mondják, hogy az adott gén expresszálódik. A gén expresszió olyan folyamat, amely biológiailag fontos molekulákat készít, és ezek általában makromolekulák. A géneket többnyire fehérjék formájában fejezik ki, de az RNS szintén ennek a folyamatnak a terméke. Nem lehet életforma, ha a gén expressziós folyamata nem zajlik le.
Három fő lépés van a transzkripcióban, az RNS feldolgozásában és a transzlációban ismert gén expresszióban. A transzláció utáni fehérje módosítása és a nem kódoló RNS érése a gén expressziójában részt vevő egyéb folyamatok egyike. A transzkripciós lépésben a DNS-szálban levő gén nukleotidszekvenciáját átírják RNS-be azután, hogy a DNS-szálat a DNS-helikáz enzimmel szétesik. Az újonnan kialakult RNS-szálat (mRNS) a nem kódoló szekvenciák eltávolításával és a gén nukleotidszekvenciájának a riboszómákba történő eljuttatásával reformálják. Vannak speciális tRNS (transzfer RNS) molekulák, amelyek felismerik a releváns aminosavakat a citoplazmában. Ezt követően a tRNS-molekulák kapcsolódnak a specifikus aminosavakhoz. Mindegyik tRNS-molekulában három nukleotid szekvencia található. A citoplazmában található riboszóma kapcsolódik az mRNS szálhoz, és a kiindulási kodont (a promoter) azonosítják. Az mRNS-szekvencia megfelelő nukleotidjait tartalmazó tRNS-molekulákat a riboszóma nagy alegységébe helyezzük. Amint a tRNS-molekulák a riboszómához jutnak, a megfelelő aminosavat a következő aminosavhoz kötik a szekvencia egy peptidkötésen keresztül. Ez a peptidkötés addig folytatódik, amíg az utolsó kodon leolvasódik a riboszómán. A fehérje láncban levő aminosavak szekvenciája alapján az alak és a funkció változik az egyes fehérjemolekulák esetében. Ez az alak és funkció a DNS-molekula nukleotidszekvenciájának eredménye. Ezért világossá válik, hogy a különböző gének különböző fehérjéket kódolnak, változó alakú és funkcióval.
Mi a különbség a gén expresszió között a prokariótákban és az eukariótákban??
• Mivel a prokariótáknak nincs nukleáris burkolója, a riboszómák az mRNS szál kialakulásakor megkezdhetik a fehérje szintetizálását. Ez erősen ellentétes az eukarióta folyamattal, ahol az mRNS szálat át kell vinni a citoplazmába, hogy a riboszómák ehhez kötődjenek. Ezen túlmenően a prokarióta gén expressziójában a fő lépések száma kettő, míg az eukarióta folyamatban három fő lépés van.
• Az eukarióta DNS-ben vannak intronszekvenciák, így az mRNS-szálaknak is vannak ilyenek. Ezért az RNS-splicingnak meg kell történnie, mielőtt az eR-sejtmagban lezárná az mRNS-szálat. A prokariótákban azonban nincs RNS-feldolgozási lépés, mivel genetikai anyagukban intronok hiányoznak.
• A prokarióta folyamatban fennáll annak lehetősége, hogy egyidejűleg expresszálódnak a klaszterezett gének (operonok). Azonban csak egy expresszálódik egyszerre eukariótákban, és az azt követő mRNS-szál az expresszió után is lebomlik.