Genexpressie in prokaryoten versus eukaryoten
Genexpressie is een essentieel proces dat plaatsvindt in zowel prokaryoten als eukaryoten. Ondanks dat de resultaten bij zowel eukaryoten als prokaryoten hetzelfde zijn, zijn er aanzienlijke verschillen tussen beide. Genexpressie wordt in het algemeen besproken en de verschillen tussen de prokaryotische en eukaryote processen worden in dit artikel in het bijzonder belicht.
Genexpressie
Wanneer de informatie van een gen wordt omgezet in structurele vormen, wordt gezegd dat het specifieke gen tot expressie wordt gebracht. Genexpressie is een proces dat biologisch belangrijke moleculen maakt, en dit zijn meestal macromoleculen. Genen komen meestal tot expressie in de vorm van eiwitten, maar RNA is ook een product van dit proces. Er zou geen levensvorm kunnen zijn zonder dat het genexpressieproces plaatsvindt.
Er zijn drie belangrijke stappen in genexpressie, bekend als de transcriptie, RNA-verwerking en translatie. De eiwitmodificatie na translatie en niet-coderende RNA-rijping zijn enkele van de andere processen die betrokken zijn bij genexpressie. In de transcriptiestap wordt de nucleotidesequentie van het gen in de DNA-streng getranscribeerd in RNA nadat de DNA-streng is ontmanteld met DNA-helicase-enzym. De nieuw gevormde RNA-streng (het mRNA) wordt hervormd door de niet-coderende sequenties te verwijderen en de nucleotidesequentie van het gen naar de ribosomen te brengen. Er zijn specifieke tRNA (transfer RNA) moleculen die de relevante aminozuren in het cytoplasma herkennen. Daarna worden tRNA-moleculen aan de specifieke aminozuren gehecht. In elk tRNA-molecuul is er een reeks van drie nucleotiden. Een ribosoom in het cytoplasma wordt aan de mRNA-streng gehecht en het startcodon (de promotor) wordt geïdentificeerd. De tRNA-moleculen met de overeenkomstige nucleotiden voor de mRNA-sequentie worden naar de grote subeenheid van het ribosoom verplaatst. Als de tRNA-moleculen naar het ribosoom komen, wordt het overeenkomstige aminozuur via een peptidebinding aan het volgende aminozuur in de reeks gebonden. Deze peptidebinding gaat door totdat het laatste codon bij het ribosoom wordt afgelezen. Op basis van de volgorde van aminozuren in de eiwitketen varieert de vorm en functie per eiwitmolecuul. Deze vorm en functie zijn het resultaat van de nucleotidesequentie in het DNA-molecuul. Het wordt dus duidelijk dat verschillende genen coderen voor verschillende eiwitten met variabele vormen en functies.
Wat is het verschil tussen genexpressie bij prokaryoten en eukaryoten?
• Aangezien prokaryoten geen nucleaire envelop hebben, kunnen de ribosomen beginnen met het synthetiseren van het eiwit wanneer de mRNA-streng wordt gevormd. Dit staat in schril contrast met het eukaryote proces, waarbij de mRNA-streng in het cytoplasma moet worden getransporteerd om ribosomen daaraan te laten binden. Bovendien is het aantal hoofdstappen twee in prokaryotische genexpressie, terwijl er drie hoofdstappen zijn in het eukaryote proces.
• Er zijn intronsequenties in eukaryoot DNA, zodat de mRNA-streng die ook zal hebben. Daarom moet de RNA-splitsing plaatsvinden voordat de mRNA-streng in de kern in eukaryoten wordt voltooid. Er is echter geen RNA-verwerkingsstap in prokaryoten vanwege het gebrek aan introns in hun genetisch materiaal.
• De mogelijkheid om geclusterde genen (bekend als operons) gelijktijdig tot expressie te brengen is aanwezig in het prokaryotische proces. Er wordt er echter maar één tegelijk tot expressie gebracht in eukaryoten en de daaropvolgende mRNA-streng wordt ook afgebroken na de expressie.
