Das Genom von Prokaryoten und Eukaryoten besteht aus Genen. Diese Gene werden exprimiert, um funktionelle Moleküle wie RNA und Proteine ​​herzustellen, die für das Funktionieren der Zelle lebenswichtig sind. Die beiden Schritte der Genexpression sind Transkription und Translation. Sowohl die Transkription als auch die Translation von Prokaryoten und Eukaryoten sind sehr ähnlich. Es können jedoch einige fortgeschrittene Merkmale in der eukaryotischen Genexpression identifiziert werden, da Eukaryoten im Vergleich zu Prokaryoten weiter entwickelte Organismen sind. Beide Arten von Organismen verwenden jedoch auch mehrere Mechanismen zur Regulation ihrer Genexpression. Im Allgemeinen wird die prokaryontische Genexpression auf transkriptioneller Ebene reguliert, während die eukaryotische Genexpression sowohl auf transkriptioneller als auch auf translationaler Ebene reguliert wird.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Wie wird die Genexpression in Prokaryoten und Eukaryoten reguliert? – Definition, Regulation der Genexpression 2. Wie ist die Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten ähnlich? – Ähnlichkeiten zwischen der Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten

Schlüsselbegriffe: Eukaryoten, Genexpression, Prokaryoten, Regulation der Genexpression, Transkription, Translation

Wie wird die Genexpression in Prokaryoten und Eukaryoten reguliert?

Genexpression ist der Prozess der Transkription von DNA in RNA, gefolgt von der Translation in Proteine. Es ist ein streng regulierter Prozess sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten. Die Regulation der Genexpression ist an der Produktion von entweder erhöhten oder verringerten Mengen an Genprodukten beteiligt. An der Regulation der Genexpression ist ein breites Spektrum von Mechanismen beteiligt.

1. Replikationsebene – Mutationen können zu Veränderungen der Genexpression führen.
2. Transkriptionsebene – Aktivatoren und Repressoren regulieren die Transkription.
3. Ebene nach der Transkription – RNA-Spleißen ist an der Regulation der Genexpression auf posttranskriptioneller Ebene beteiligt.
4. Übersetzungsebene – Die Translation eines mRNA-Moleküls in eine Aminosäuresequenz eines Proteins wird durch verschiedene Prozesse wie den RNA-Interferenzweg gesteuert.
5. Nachübersetzungsebene – Die Synthese eines Proteins kann durch die Kontrolle der posttranslationalen Modifikationen reguliert werden.

In Abbildung 1 sind unterschiedliche Regulierungsniveaus der Genexpression dargestellt.

Abbildung 1: Regulation der Genexpression

Wie ist die Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten ähnlich?

Die Transkription und Translation sind sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten sehr ähnlich. Die RNA-Polymerase ist am Prozess der Transkription von Genen in mRNA beteiligt. Die Translation sowohl von Prokaryoten als auch von Eukaryoten erfolgt im Zytoplasma mit Hilfe von Ribosomen. Die Regulation der Genexpression sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten weist einige Ähnlichkeiten auf.

1. Regulation auf Transkriptionsebene – Die Regulation der Genexpression in Prokaryonten erfolgt hauptsächlich während der Initiation der Transkription. Auch bei Eukaryoten wird die Genexpression auf Transkriptionsebene reguliert.
2. Transkriptionsfaktoren – Die Bindung von RNA in die Promotorregion wird sowohl bei der prokaryontischen als auch bei der eukaryontischen Genexpression durch Transkriptionsfaktoren reguliert.
3. Strukturgene – Funktionell ähnliche prokaryontische Gene sind in Genclustern organisiert, die als Operons bekannt sind. In Eukaryoten werden mehrere Proteine ​​durch alternatives RNA-Spleißen hergestellt.
4. Aktivatoren und Repressoren – Aktivatoren regulieren die Genexpression positiv, während Repressoren die Genexpression sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten negativ regulieren.
5. Feedback-Mechanismen – Sowohl die prokaryontische als auch die eukaryontische Genexpression wird durch Feedback-Mechanismen reguliert.

Die Regulation der prokaryotischen Genexpression auf Transkriptionsebene ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Lac-Operon-Regulierung

Bei Eukaryoten erfolgt die Regulation der Genexpression jedoch in verschiedenen Stadien während des gesamten Prozesses der Genexpression. Es wird in posttranskriptionaler, translationaler und posttranslationaler Ebene reguliert.

Abschluss

Genexpression ist der Mechanismus zur Synthese funktioneller RNA- oder Proteinmoleküle innerhalb der Zellen. Der Genexpressionsmechanismus ist sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten sehr ähnlich. Die Genexpression sollte reguliert werden, um die erforderliche Menge an Genprodukten durch die Zelle zu synthetisieren. Sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten wird die Genexpression auf Transkriptionsebene reguliert. Beide Mechanismen werden durch Transkriptionsfaktoren, Aktivatoren und Repressoren gesteuert. Sowohl prokaryontische als auch eukaryontische Gene können reguliert werden, um mehrere Genprodukte zu produzieren.

Referenz:

1. „Regulierung der Genexpression“. Lumen, Grenzenlose Biologie, hier erhältlich

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Proteinsynthese“ (Public Domain) über Commons Wikimedia 2. „Abbildung 16 02 02″Von CNX OpenStax – (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia