Geenin ilmentyminen prokaryooteissa vs eukaryootit
Geenien ilmentyminen on olennainen prosessi, joka tapahtuu sekä prokaryooteissa että eukaryooteissa. Huolimatta siitä, että tulokset sekä eukaryooteissa että prokaryooteissa ovat samat, niiden välillä on huomattavia eroja. Geenien ilmentymistä käsitellään yleisesti, ja prokaryoottisten ja eukaryoottisten prosessien eroja korostetaan erityisesti tässä artikkelissa.
Geenin ilmentyminen
Kun geenin informaatiota muutetaan rakenteellisiksi muodoiksi, tietyn geenin sanotaan ilmentyvän. Geeniekspressio on prosessi, joka tekee biologisesti tärkeitä molekyylejä, ja nämä ovat yleensä makromolekyylejä. Geenit ilmentyvät enimmäkseen proteiinien muodossa, mutta myös RNA on tämän prosessin tuote. Elämänmuotoa ei voisi olla ilman geenin ilmentymisprosessia.
Geenien ilmentymisessä on kolme päävaihetta, jotka tunnetaan nimellä transkriptio, RNA-käsittely ja translaatio. Translaatioiden jälkeinen proteiinin modifikaatio ja ei-koodaavan RNA:n kypsyminen ovat joitain muita prosesseja, jotka liittyvät geeniekspressioon. Transkriptiovaiheessa DNA-juosteen geenin nukleotidisekvenssi transkriptoidaan RNA:ksi sen jälkeen, kun DNA-juoste on purettu DNA-helikaasientsyymillä. Vasta muodostunut RNA-juoste (mRNA) uudistetaan poistamalla ei-koodaavat sekvenssit ja viemällä geenin nukleotidisekvenssi ribosomeihin. On olemassa spesifisiä tRNA (siirto-RNA) -molekyylejä, jotka tunnistavat merkitykselliset aminohapot sytoplasmassa. Sen jälkeen tRNA-molekyylit kiinnitetään tiettyihin aminohappoihin. Jokaisessa tRNA-molekyylissä on kolmen nukleotidin sekvenssi. Sytoplasmassa oleva ribosomi kiinnittyy mRNA-juosteeseen ja aloituskodoni (promoottori) tunnistetaan. tRNA-molekyylit, joissa on vastaavat nukleotidit mRNA-sekvenssiä varten, siirretään ribosomin suureen alayksikköön. Kun tRNA-molekyylit tulevat ribosomiin, vastaava aminohappo sitoutuu sekvenssin seuraavaan aminohappoon peptidisidoksen kautta. Tämä peptidisidos jatkuu, kunnes viimeinen kodoni luetaan ribosomista. Proteiiniketjun aminohapposekvenssin perusteella kunkin proteiinimolekyylin muoto ja toiminta vaihtelevat. Tämä muoto ja toiminta ovat tulosta DNA-molekyylin nukleotidisekvenssistä. Näin ollen käy selväksi, että eri geenit koodaavat erilaisia proteiineja, joilla on vaihtelevat muodot ja toiminnot.
Mitä eroa on geenien ilmentymisellä prokaryooteissa ja eukaryooteissa?
• Koska prokaryooteilla ei ole tuman vaippaa, ribosomit voivat alkaa syntetisoida proteiinia, kun mRNA-juoste muodostuu. Tämä on hyvin ristiriidassa eukaryoottisen prosessin kanssa, jossa mRNA-juoste on kuljetettava sytoplasmaan, jotta ribosomit sitoutuvat siihen. Lisäksi prokaryoottisten geenien ilmentymisen päävaiheiden lukumäärä on kaksi, kun taas eukaryoottiprosessissa on kolme päävaihetta.
• Eukaryoottisessa DNA:ssa on intronisekvenssejä, joten myös mRNA-juosteessa on ne. Siksi RNA:n silmukoinnin on tapahduttava ennen mRNA-juosteen viimeistelyä ytimen sisällä eukaryooteissa. Prokaryooteissa ei kuitenkaan ole RNA:n prosessointivaihetta, koska niiden geneettisessä materiaalissa ei ole introneita.
• Prokaryoottiprosessissa on mahdollisuus ekspressoida samanaikaisesti klusteroituja geenejä (tunnetaan nimellä operoneja). Kuitenkin vain yksi ekspressoituu kerralla eukaryooteissa, ja myöhempi mRNA-juoste myös hajoaa ilmentymisen jälkeen.
