Genová exprese u prokaryot vs eukaryota
Exprese genů je základní proces, který probíhá jak u prokaryot, tak u eukaryot. Navzdory skutečnosti, že výsledky u eukaryot i prokaryot jsou stejné, jsou mezi nimi značné rozdíly. Genová exprese je diskutována obecně a rozdíly mezi prokaryotickými a eukaryotickými procesy jsou zdůrazněny zejména v tomto článku.
Genový výraz
Když se informace genu převádí do strukturních forem, říká se, že konkrétní gen je exprimován. Genová exprese je proces, který vytváří biologicky důležité molekuly, a těmi jsou obvykle makromolekuly. Geny jsou většinou exprimovány ve formě proteinů, ale produktem tohoto procesu je také RNA. Bez procesu genové exprese by nemohla existovat žádná forma života.
V genové expresi známé jako transkripce, zpracování RNA a translace existují tři hlavní kroky. Posttranslační modifikace proteinu a zrání nekódující RNA jsou některé z dalších procesů souvisejících s genovou expresí. V kroku transkripce je nukleotidová sekvence genu ve vláknu DNA přepsána do RNA poté, co je vlákno DNA demontováno enzymem DNA helikáza. Nově vytvořené vlákno RNA (mRNA) se reformuje odstraněním nekódujících sekvencí a přenesením nukleotidové sekvence genu do ribozomů. Existují specifické molekuly tRNA (transfer RNA), které rozpoznávají příslušné aminokyseliny v cytoplazmě. Poté jsou molekuly tRNA připojeny ke specifickým aminokyselinám. V každé molekule tRNA je sekvence tří nukleotidů. Ribozom v cytoplazmě je připojen k vláknu mRNA a je identifikován výchozí kodon (promotor). Molekuly tRNA s odpovídajícími nukleotidy pro sekvenci mRNA jsou přesunuty do velké podjednotky ribozomu. Když molekuly tRNA přicházejí k ribozomu, je odpovídající aminokyselina spojena s další aminokyselinou v sekvenci prostřednictvím peptidové vazby. Tato peptidová vazba pokračuje, dokud není na ribozomu přečten poslední kodon. Na základě sekvence aminokyselin v proteinovém řetězci se tvar a funkce pro každou molekulu proteinu liší. Tento tvar a funkce jsou výsledkem nukleotidové sekvence v molekule DNA. Je tedy zřejmé, že různé geny kódují různé proteiny s proměnlivými tvary a funkcemi.
Jaký je rozdíl mezi genovou expresí u prokaryot a eukaryot?
• Vzhledem k tomu, že prokaryota nemají jaderný obal, mohou ribozomy začít syntetizovat protein, jakmile se vytvoří vlákno mRNA. To je velmi kontrastní s eukaryotickým procesem, kde musí být řetězec mRNA transportován do cytoplazmy, aby se s ním ribozomy navázaly. Kromě toho je počet hlavních kroků v expresi prokaryotického genu dva, zatímco v eukaryotickém procesu jsou tři hlavní kroky.
• V eukaryotické DNA jsou intronové sekvence, takže je bude mít i řetězec mRNA. Proto musí sestřih RNA proběhnout před finalizací vlákna mRNA uvnitř jádra u eukaryot. U prokaryot však neexistuje žádný krok zpracování RNA kvůli nedostatku intronů v jejich genetickém materiálu.
• Možnost současné exprese seskupených genů (známých jako operony) je přítomna v prokaryotickém procesu. V eukaryotech je však exprimován pouze jeden najednou a následný řetězec mRNA je po expresi rovněž degradován.
