Prokaryontische und eukaryontische Genexpression sind die beiden zellulären Prozesse, die für die Expression von Genen im Genom verantwortlich sind, um ein funktionelles Genprodukt zu produzieren. Im Allgemeinen durchlaufen beide Prozesse zwei Schritte: Transkription und Translation. Dieser Artikel zielt darauf ab, prokaryontische und eukaryontische Genexpression zu vergleichen und zu kontrastieren.

In Prokaryoten werden die eng verwandten Gene zu Operons geclustert und produzieren so ein polycistronisches mRNA-Molekül. Währenddessen werden die funktionellen Gene einzeln exprimiert und produzieren so monocistronische mRNAs. Darüber hinaus erfolgen Transkription und Translation gleichzeitig im Zytoplasma von Prokaryonten. Bei Eukaryoten treten sie jedoch getrennt auf; erstere im Kern, letztere im Zytoplasma. Darüber hinaus unterliegen Eukaryoten sowohl posttranskriptionellen als auch translationalen Modifikationen.

Eukaryotische Genexpression, mRNAs, Prokaryotische Genexpression, Translation, Transkription

Was ist die prokaryontische Genexpression?

Die prokaryontische Genexpression ist der Prozess der Synthese eines Genprodukts gemäß den Informationen in prokaryontischen Genen. Die Bedeutung der prokaryontischen Genexpression besteht darin, dass die Gene in Prokaryonten in Operons vorkommen, die die Cluster funktionell verwandter Gene sind. Einige Beispiele für Operons umfassen Lac-Operon und Trp-Operon. Daher werden Gene in einem Operon zusammen transkribiert und bilden ein polycistronisches mRNA-Molekül. Darüber hinaus finden sowohl die Transkription als auch die Translation von Prokaryonten im Zytoplasma gleichzeitig statt. Daher wird das primäre Transkript ohne weiteres für die Übersetzung verwendet, deren Transkription noch im Gange ist.

Abbildung 1: Prokaryontische Genstruktur

Darüber hinaus ist ein einziger Typ von RNA-Polymerase für die Transkription in Prokaryonten verantwortlich. Es erfordert den Sigma-Faktor und eine spezifische DNA-Sequenz, die Pribnow-Box genannt wird, um die Transkription zu starten. 70S-Ribosomen sind für die Translation der prokaryotischen polycistronischen mRNA verantwortlich. Am wichtigsten ist, dass die Regulation der prokaryotischen Genexpression auf Transkriptionsebene erfolgt, entweder durch Erhöhung oder Verringerung der Transkriptionsebene.

Was ist eukaryotische Genexpression?

Die eukaryotische Genexpression ist der Prozess der Synthese von Genprodukten in Abhängigkeit von den Informationen in den eukaryotischen Genen. Bezeichnenderweise kommt eukaryotische DNA im Kern vor; daher erfolgt die Transkription auch innerhalb des Zellkerns. Normalerweise sind drei RNA-Polymerasen für die Transkription verschiedener RNA-Typen verantwortlich: RNA-Polymerase 1, die rRNA transkribiert, RNA-Polymerase 2, die mRNA transkribiert, und RNA-Polymerase 3, die tRNA transkribiert. Außerdem steht jedes eukaryontische Gen unter der Kontrolle eines individuellen Promotors. Daher führt die Transkription zu einer monocistronischen mRNA.

Abbildung 2: Prokaryontische und eukaryontische Genexpression

Vergleichen und kontrastieren Sie die prokaryontische und eukaryontische Genexpression

Ähnlichkeiten zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Genexpression

Unterschied zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Genexpression

Definition

Die prokaryontische Genexpression bezieht sich auf den Prozess, der ein funktionelles Genprodukt in Abhängigkeit von der Information über die prokaryontischen Gene synthetisiert. Andererseits bezieht sich die eukaryotische Genexpression auf den Prozess, der ein funktionelles Genprodukt in Abhängigkeit von der Information über die eukaryotischen Gene synthetisiert.

Räumliche Trennung

Die prokaryontische Genexpression findet vollständig im Zytoplasma statt, während bei Eukaryonten die Transkription im Zellkern und die Translation im Zytoplasma stattfindet.

Zeitliche Trennung

Transkription und Translation erfolgen bei der prokaryotischen Genexpression gleichzeitig, während Transkription und Translation bei der eukaryotischen Genexpression zeitlich getrennt sind.

Auftreten von DNA

Epigenetische Faktoren

Außerdem liegt prokaryontische DNA nicht in einer permanent kondensierten Form vor, während eukaryontische DNA einen stabilen, kondensierten Komplex mit Histone bildet.

Promoter-Elemente

Prokaryonten enthalten drei Promotorelemente: eines befindet sich stromaufwärts des Gens, das zweite zehn Nukleotide stromabwärts und das dritte 35 Nukleotide stromabwärts davon. Eukaryoten enthalten jedoch einen viel größeren Satz von Promotorelementen, einschließlich der TATA-Box.

Transkriptionsinitiierungsfaktoren

Transkriptionsinitiationsfaktoren von Prokaryoten bauen sich nicht mit dem Initiationskomplex zusammen. Aber die Transkriptions-Initiationsfaktoren von Eukaryoten assemblieren mit dem Initiationskomplex.

Offener Leserahmen

Introns unterbrechen den offenen Leserahmen der prokaryontischen Gene nicht, während Introns den offenen Leserahmen der eukaryontischen Gene unterbrechen.

RNA-Polymerase

Größe der Gene

Während prokaryontische Gene klein sind, sind eukaryontische Gene größer.

Zusätzliche DNA

Prokaryoten haben selten zusätzliche DNA, während Eukaryoten große Bereiche repetitiver DNA haben.

Codierung zu nicht-codierender DNA

95 % des prokaryontischen Genoms enthalten proteinkodierende Gene, während 98 % des eukaryontischen Genoms nichtkodierende DNA enthalten.

Gene

Mehrere funktionell verwandte Gene kommen in Prokaryonten in Clustern vor, die Operons genannt werden, während eukaryotische Gene einzeln vorkommen.

Art der mRNA

Die prokaryotische Genexpression führt zu polycistronischer mRNA, während die eukaryotische Genexpression zu monocistronischer mRNA führt.

Posttranskriptionelle Modifikationen

Posttranskriptionelle Modifikationen treten bei der prokaryontischen Genexpression nicht auf, während posttranskriptionelle Modifikationen bei der eukaryontischen Genexpression auftreten.

Ribosomen

Darüber hinaus haben Prokaryoten 70S-Ribosomen, während Eukaryoten 80S-Ribosomen haben.

Post-translationale Modifikationen

Posttranslationale Modifikationen treten bei der prokaryotischen Genexpression nicht auf. Bei der eukaryotischen Genexpression treten jedoch posttranslationale Modifikationen auf.

Regulation der Genexpression

Die Regulation der prokaryotischen Genexpression erfolgt auf Transkriptionsebene. Die Regulation der eukaryotischen Genexpression kann jedoch auf epigenetischer Ebene, Transkriptionsebene, posttranskriptionaler Ebene, translationaler Ebene oder posttranslationaler Ebene erfolgen.

Abschluss

Prokaryontische und eukaryontische Genexpression sind die Prozesse zur Herstellung eines funktionellen Genprodukts gemäß den Informationen im Genom. Im Allgemeinen durchlaufen sie zwei Prozesse: Transkription und Übersetzung. Typischerweise erfolgt die Translation im Zytoplasma. Funktionell verwandte prokaryontische Gene gruppieren sich zu Operons, die zusammen transkribieren, um eine polycistronische mRNA zu bilden. Auch Transkription und Translation erfolgen im Zytoplasma von Prokaryonten gleichzeitig. Im Gegensatz dazu erfolgt die Transkription von Eukaryoten im Zellkern, während mRNAs zur Translation in das Zytoplasma gelangen. Daher sind Transkription und Translation nicht gekoppelt. Darüber hinaus werden eukaryontische Gene einzeln transkribiert und bilden monocistronische mRNAs.

Verweise:

1. Ussery, David. "Eine Einführung in die Kontrolle der Genexpression in Eukaryoten." Biologie 210 – GENETIK, Frühjahr 1998, hier verfügbar.2. „16.2B: Prokaryotische versus eukaryotische Genexpression.“ Biologie LibreTexts, Libretexts, 19. November 2019, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Genstruktur prokaryote 2 kommentiert“ Von Thomas Shafee – Shafee T, Lowe R (2017). „Eukaryotische und prokaryotische Genstruktur“. WikiJournal of Medicine 4 (1). DOI:10.15347/wjm/2017.002. ISSN 20024436. (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia 2. „Figure_16_01_01“ Von OpenStax CNX (CC BY 4.0) über OpenStax College.