Różnica między ekspresją genów u prokariotów i eukariotów

Ekspresja genów u Prokariotów vs Eukariotów

Ekspresja genów jest niezbędnym procesem zachodzącym zarówno u prokariontów, jak i eukariotów. Pomimo faktu, że wyniki zarówno u eukariontów, jak i prokariotów są takie same, istnieją między nimi znaczne różnice. Ekspresję genów omówiono ogólnie, a różnice między procesami prokariotycznymi i eukariotycznymi zostały podkreślone w szczególności w tym artykule.

Ekspresja genu

Kiedy informacja o genie jest przekształcana w formy strukturalne, mówi się, że dany gen ulega ekspresji. Ekspresja genów jest procesem, który wytwarza biologicznie ważne cząsteczki, a są to zwykle makrocząsteczki. Geny są głównie wyrażane w postaci białek, ale RNA jest również produktem tego procesu. Nie może być żadnej formy życia bez zachodzącego procesu ekspresji genów.

Istnieją trzy główne etapy ekspresji genów zwanej transkrypcją, przetwarzaniem RNA i translacją. Modyfikacja białka po translacji i niekodujące dojrzewanie RNA to niektóre inne procesy związane z ekspresją genów. W etapie transkrypcji sekwencja nukleotydowa genu w nici DNA jest transkrybowana do RNA po rozbiciu nici DNA enzymem helikazy DNA. Nowo utworzona nić RNA (mRNA) jest reformowana przez usunięcie niekodujących sekwencji i przeniesienie sekwencji nukleotydowej genu do rybosomów. Istnieją specyficzne cząsteczki tRNA (transfer RNA), które rozpoznają odpowiednie aminokwasy w cytoplazmie. Następnie cząsteczki tRNA są przyłączane do określonych aminokwasów. W każdej cząsteczce tRNA znajduje się sekwencja trzech nukleotydów. Rybosom w cytoplazmie jest przyłączony do nici mRNA i identyfikowany jest kodon startowy (promotor). Cząsteczki tRNA z odpowiadającymi nukleotydami dla sekwencji mRNA są przenoszone do dużej podjednostki rybosomu. Gdy cząsteczki tRNA docierają do rybosomu, odpowiedni aminokwas jest związany z kolejnym aminokwasem w sekwencji poprzez wiązanie peptydowe. To wiązanie peptydowe trwa do momentu odczytania ostatniego kodonu na rybosomie. W zależności od sekwencji aminokwasów w łańcuchu białkowym kształt i funkcja są różne dla każdej cząsteczki białka. Ten kształt i funkcja są wynikiem sekwencji nukleotydowej w cząsteczce DNA. Staje się zatem jasne, że różne geny kodują różne białka o różnych kształtach i funkcjach.

Jaka jest różnica między ekspresją genów u prokariotów i eukariotów?

• Ponieważ prokarioty nie mają otoczki jądrowej, rybosomy mogą rozpocząć syntezę białka w miarę tworzenia nici mRNA. Jest to wysoce sprzeczne z procesem eukariotycznym, w którym nić mRNA musi zostać przetransportowana do cytoplazmy, aby rybosomy mogły się z nią związać. Dodatkowo liczba głównych etapów wynosi dwa w ekspresji genów prokariotycznych, podczas gdy w procesie eukariotycznym są trzy główne etapy.

• W eukariotycznym DNA znajdują się sekwencje intronowe, tak że nić mRNA również je będzie miała. Dlatego składanie RNA musi nastąpić przed sfinalizowaniem nici mRNA wewnątrz jądra u eukariontów. Jednak u prokariontów nie ma etapu przetwarzania RNA z powodu braku intronów w ich materiale genetycznym.

• Możliwość równoczesnej ekspresji klastrowanych genów (znanych jako operony) jest obecna w procesie prokariotycznym. Jednak tylko jedna jest wyrażana jednocześnie w eukariotach, a kolejna nić mRNA ulega również degradacji po ekspresji.