Génexpresszió prokariótákban vs eukariótákban
A génexpresszió alapvető folyamat, amely mind a prokariótákban, mind az eukariótákban végbemegy. Annak ellenére, hogy az eukarióták és a prokarióták eredményei ugyanazok, jelentős különbségek vannak közöttük. A génexpressziót általánosságban tárgyaljuk, a prokarióta és eukarióta folyamatok közötti különbségeket pedig különösen kiemeli ez a cikk.
Génkifejezés
Amikor egy gén információja szerkezeti formákká alakul, akkor azt mondják, hogy az adott gén expresszálódik. A génexpresszió olyan folyamat, amely biológiailag fontos molekulákat hoz létre, amelyek általában makromolekulák. A gének többnyire fehérjék formájában fejeződnek ki, de az RNS is ennek a folyamatnak a terméke. Nem létezhet életforma a génexpressziós folyamat nélkül.
A génexpressziónak három fő lépése van, az úgynevezett transzkripció, RNS-feldolgozás és transzláció. A transzláció utáni fehérjemódosítás és a nem kódoló RNS-érés a génexpresszióval kapcsolatos egyéb folyamatok közé tartozik. A transzkripciós lépésben a DNS-szálban lévő gén nukleotidszekvenciája RNS-vé íródik át, miután a DNS-szálat DNS-helikáz enzimmel szétszedték. Az újonnan képződött RNS-szálat (az mRNS-t) úgy alakítják át, hogy eltávolítják a nem kódoló szekvenciákat, és a gén nukleotidszekvenciáját a riboszómákba viszik. Vannak specifikus tRNS (transzfer RNS) molekulák, amelyek felismerik a releváns aminosavakat a citoplazmában. Ezt követően tRNS-molekulák kapcsolódnak a specifikus aminosavakhoz. Minden tRNS-molekulában három nukleotidból álló szekvencia található. A citoplazmában egy riboszóma kapcsolódik az mRNS-szálhoz, és azonosítják a kiindulási kodont (a promotert). Az mRNS-szekvenciának megfelelő nukleotidokat tartalmazó tRNS-molekulák a riboszóma nagy alegységébe kerülnek. Ahogy a tRNS-molekulák a riboszómához jutnak, a megfelelő aminosav peptidkötésen keresztül kapcsolódik a szekvenciában következő aminosavhoz. Ez a peptidkötés addig folytatódik, amíg a riboszómán az utolsó kodont be nem olvassuk. A fehérjeláncban lévő aminosavak sorrendje alapján az alak és a funkció minden fehérjemolekulánál eltérő. Ez az alak és funkció a DNS-molekulában lévő nukleotidszekvencia eredménye. Ezért világossá válik, hogy a különböző gének különböző formájú és funkciójú fehérjéket kódolnak.
Mi a különbség a prokarióták és az eukarióták génexpressziója között?
• Mivel a prokarióták nem rendelkeznek magburokkal, a riboszómák elkezdhetik szintetizálni a fehérjét, ahogy az mRNS-szál kialakul. Ez erősen ellentétes az eukarióta folyamattal, ahol az mRNS-szálat a citoplazmába kell szállítani, hogy a riboszómák kötődjenek hozzá. Ezenkívül a fő lépések száma kettő a prokarióta génexpresszióban, míg az eukarióta folyamatban három fő lépés van.
• Az eukarióta DNS-ben vannak intronszekvenciák, így az mRNS-szál is rendelkezik ilyenekkel. Ezért az RNS-splicingnek meg kell történnie, mielőtt az mRNS-szálat a mag belsejében véglegesítené eukariótákban. A prokariótákban azonban nincs RNS-feldolgozási lépés, mivel genetikai anyagukban hiányoznak az intronok.
• A prokarióta folyamatban jelen van a klaszteres gének (operonok) egyidejű expressziójának lehetősége. Az eukariótákban azonban egyszerre csak egy expresszálódik, és az azt követő mRNS-szál is lebomlik az expresszió után.
