Ekspresja genów prokariotycznych i eukariotycznych to dwa procesy komórkowe odpowiedzialne za ekspresję genów w genomie w celu wytworzenia funkcjonalnego produktu genowego. Ogólnie rzecz biorąc, oba procesy przechodzą przez dwa etapy: transkrypcję i translację. Celem artykułu jest porównanie i kontrastowanie ekspresji genów prokariotycznych i eukariotycznych.

U prokariontów blisko spokrewnione geny są zgrupowane, tworząc operony, a tym samym wytwarzając policistronową cząsteczkę mRNA. Tymczasem funkcjonalne geny ulegają indywidualnej ekspresji, tworząc w ten sposób monocistronowe mRNA. Co więcej, transkrypcja i translacja zachodzą jednocześnie w cytoplazmie prokariontów. Ale u eukariontów występują osobno; pierwszy w jądrze, drugi w cytoplazmie. Ponadto eukarionty przechodzą zarówno modyfikacje potranskrypcyjne, jak i translacyjne.

Ekspresja genów eukariotycznych, mRNA, ekspresja genów prokariotycznych, translacja, transkrypcja

Co to jest ekspresja genu prokariotycznego?

Ekspresja genów prokariotycznych to proces syntezy produktu genu zgodnie z informacjami zawartymi w genach prokariotycznych. Znaczenie ekspresji genów prokariotycznych polega na tym, że geny u prokariotów występują w operonach, które są skupiskami genów powiązanych funkcjonalnie. Niektóre przykłady operonów obejmują operon Lac i operon Trp. Dlatego geny w operonie są transkrybowane razem, tworząc policistronową cząsteczkę mRNA. Co więcej, zarówno transkrypcja, jak i translacja prokariontów zachodzą w cytoplazmie jednocześnie. Dlatego transkrypcja pierwotna jest łatwo wykorzystywana do translacji, której transkrypcja wciąż trwa.

Rysunek 1: Struktura genu prokariotycznego

Ponadto za transkrypcję u prokariontów odpowiedzialny jest jeden rodzaj polimerazy RNA. Do inicjacji transkrypcji wymaga czynnika sigma i specyficznej sekwencji DNA zwanej skrzynką Pribnowa. Rybosomy 70S są odpowiedzialne za translację prokariotycznego policistronowego mRNA. Co najważniejsze, regulacja ekspresji genów prokariotycznych zachodzi na poziomie transkrypcji, poprzez zwiększanie lub obniżanie poziomu transkrypcji.

Co to jest ekspresja genu eukariotycznego?

Eukariotyczna ekspresja genów to proces syntezy produktów genów w zależności od informacji w genach eukariotycznych. Co istotne, eukariotyczne DNA występuje wewnątrz jądra; stąd transkrypcja zachodzi również wewnątrz jądra. Zazwyczaj trzy polimerazy RNA są odpowiedzialne za transkrypcję różnych typów RNA: polimeraza RNA 1, która dokonuje transkrypcji rRNA, polimeraza RNA 2, która dokonuje transkrypcji mRNA oraz polimeraza RNA 3, która dokonuje transkrypcji tRNA. Ponadto każdy gen eukariotyczny znajduje się pod kontrolą indywidualnego promotora. Stąd transkrypcja prowadzi do monocistronowego mRNA.

Rysunek 2: Ekspresja genów prokariotycznych i eukariotycznych

Porównaj i kontrastuj ekspresję genów prokariotycznych i eukariotycznych

Podobieństwa między ekspresją genów prokariotycznych i eukariotycznych

Różnica między ekspresją genów prokariotycznych i eukariotycznych

Definicja

Ekspresja genów prokariotycznych odnosi się do procesu syntezy funkcjonalnego produktu genowego w zależności od informacji o genach prokariotycznych. Z drugiej strony ekspresja genów eukariotycznych odnosi się do procesu syntezy funkcjonalnego produktu genowego w zależności od informacji o genach eukariotycznych.

Segregacja przestrzenna

Ekspresja genów prokariotycznych zachodzi całkowicie w cytoplazmie, podczas gdy u eukariontów transkrypcja zachodzi w jądrze, a translacja zachodzi w cytoplazmie.

Segregacja czasowa

Transkrypcja i translacja zachodzą jednocześnie w ekspresji genów prokariotycznych, podczas gdy transkrypcja i translacja są czasowo rozdzielone w ekspresji genów eukariotycznych.

Wystąpienie DNA

Czynniki epigenetyczne

Ponadto DNA prokariotyczny nie jest w postaci trwale skondensowanej, podczas gdy DNA eukariotyczny tworzy stabilny, skondensowany kompleks z histonami.

Elementy promotora

Prokariota zawierają trzy elementy promotora: jeden znajduje się powyżej genu, drugi ma dziesięć nukleotydów poniżej, a trzeci znajduje się 35 nukleotydów poniżej. Jednak eukarionty zawierają znacznie większy zestaw elementów promotorowych, w tym pudełko TATA.

Czynniki inicjacji transkrypcji

Czynniki inicjacji transkrypcji prokariontów nie łączą się z kompleksem inicjacji. Ale czynniki inicjacji transkrypcji eukariontów łączą się z kompleksem inicjacji.

Otwarta ramka odczytu

Introny nie przerywają otwartej ramki odczytu genów prokariotycznych, podczas gdy introny przerywają otwartą ramkę odczytu genów eukariotycznych.

Polimeraza RNA

Wielkość genów

Podczas gdy geny prokariotyczne są małe, geny eukariotyczne są większe.

Dodatkowe DNA

Prokarionty rzadko mają dodatkowy DNA, podczas gdy eukarionty mają duże obszary powtarzającego się DNA.

Kodowanie do niekodującego DNA

95% genomu prokariotycznego zawiera geny kodujące białka, podczas gdy 98% genomu eukariotycznego zawiera niekodujący DNA.

Geny

Kilka funkcjonalnie powiązanych genów występuje w klastrach zwanych operonami u prokariotów, podczas gdy geny eukariotyczne występują pojedynczo.

Rodzaj mRNA

Ekspresja genów prokariotycznych prowadzi do policistronowego mRNA, podczas gdy ekspresja genów eukariotycznych do monocistronowego mRNA.

Modyfikacje potranskrypcyjne

Modyfikacje potranskrypcyjne nie występują w ekspresji genów prokariotycznych, podczas gdy modyfikacje potranskrypcyjne występują w ekspresji genów eukariotycznych.

Rybosomy

Co więcej, prokarionty mają rybosomy 70S, podczas gdy eukarionty mają rybosomy 80S.

Modyfikacje potranslacyjne

Modyfikacje potranslacyjne nie występują w ekspresji genów prokariotycznych. Jednak modyfikacje potranslacyjne występują w ekspresji genów eukariotycznych.

Regulacja ekspresji genów

Regulacja ekspresji genów prokariotycznych zachodzi na poziomie transkrypcyjnym. Jednak regulacja ekspresji genów eukariotycznych może zachodzić na poziomie epigenetycznym, transkrypcyjnym, potranskrypcyjnym, translacyjnym lub potranslacyjnym.

Wniosek

Ekspresja genów prokariotycznych i eukariotycznych to procesy wytwarzania funkcjonalnego produktu genowego zgodnie z informacjami zawartymi w genomie. Na ogół przechodzą przez dwa procesy: transkrypcję i translację. Zazwyczaj translacja zachodzi w cytoplazmie. Powiązane funkcjonalnie geny prokariotyczne grupują się, tworząc operony, które transkrybują razem, tworząc policistronowe mRNA. Również transkrypcja i translacja zachodzą jednocześnie w cytoplazmie prokariontów. W przeciwieństwie do tego, transkrypcja eukariontów zachodzi w jądrze, podczas gdy mRNA przechodzą do cytoplazmy w celu translacji. Dlatego transkrypcja i translacja nie są połączone. Ponadto geny eukariotyczne przechodzą pojedynczo transkrypcję, tworząc monocistronowe mRNA.

Bibliografia:

1. Ussery, Dawidzie. „Wprowadzenie do kontroli ekspresji genów u eukariontów”. Biology 210 – GENETICS, wiosna 1998, Available Here.2. „16.2B: Ekspresja genów prokariotycznych i eukariotycznych.” Biology LibreTexts, Libretexts, 19 listopada 2019, dostępne tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Opis struktury genu prokariota 2” Thomas Shafee – Shafee T, Lowe R (2017). „Struktura genów eukariotycznych i prokariotycznych”. WikiJournal of Medicine 4 (1). DOI:10.15347/wjm/2017.002. ISSN 20024436. (CC BY 4.0) przez Commons Wikimedia 2. „Figura_16_01_01” przez OpenStax CNX (CC BY 4.0) przez OpenStax College.