Geeni ekspressioon prokarüootides vs eukarüootides
Geeni ekspressioon on oluline protsess, mis toimub nii prokarüootides kui ka eukarüootides. Hoolimata asjaolust, et nii eukarüootide kui ka prokarüootide tulemused on samad, on nende vahel märkimisväärseid erinevusi. Selles artiklis käsitletakse geeniekspressiooni üldiselt ning prokarüootsete ja eukarüootsete protsesside erinevusi rõhutatakse eriti selles artiklis.
Geeniavaldis
Kui geeni informatsioon muundatakse struktuurseteks vormideks, siis öeldakse, et konkreetne geen ekspresseerub. Geeniekspressioon on protsess, mis muudab bioloogiliselt olulisi molekule ja need on tavaliselt makromolekulid. Geenid väljenduvad enamasti valkude kujul, kuid selle protsessi produkt on ka RNA. Ilma geeniekspressioonita ei saaks olla eluvormi.
Geeniekspressioonis on kolm peamist etappi, mida nimetatakse transkriptsiooniks, RNA töötlemiseks ja translatsiooniks. Translatsioonijärgne valgu modifitseerimine ja mittekodeeriva RNA küpsemine on mõned muud geeniekspressiooniga seotud protsessid. Transkriptsiooni etapis transkribeeritakse DNA ahelas oleva geeni nukleotiidjärjestus RNA-ks pärast seda, kui DNA ahel on DNA helikaasi ensüümiga lahti võetud. Äsja moodustunud RNA ahel (mRNA) reformeeritakse, eemaldades mittekodeerivad järjestused ja viies geeni nukleotiidjärjestuse ribosoomidesse. Seal on spetsiifilised tRNA (transfer RNA) molekulid, mis tunnevad ära tsütoplasmas olevad asjakohased aminohapped. Pärast seda seotakse tRNA molekulid spetsiifiliste aminohapetega. Igas tRNA molekulis on kolmest nukleotiidist koosnev järjestus. Tsütoplasmas olev ribosoom on kinnitatud mRNA ahela külge ja identifitseeritakse lähtekoodon (promootor). tRNA molekulid koos mRNA järjestuse jaoks vastavate nukleotiididega viiakse ribosoomi suurde subühikusse. Kui tRNA molekulid jõuavad ribosoomi, seotakse vastav aminohape järjestuse järgmise aminohappega peptiidsideme kaudu. See peptiidside jätkub seni, kuni ribosoomilt loetakse viimane koodon. Valguahela aminohapete järjestuse põhjal on iga valgu molekuli kuju ja funktsioon erinev. See kuju ja funktsioon tulenevad DNA molekuli nukleotiidjärjestusest. Seega saab selgeks, et erinevad geenid kodeerivad erinevaid erineva kuju ja funktsiooniga valke.
Mis vahe on geeniekspressioonil prokarüootides ja eukarüootides?
• Kuna prokarüootidel ei ole tuumaümbrist, võivad ribosoomid hakata valku sünteesima mRNA ahela moodustumisel. See on väga kontrastne eukarüootse protsessiga, kus mRNA ahel tuleb transportida tsütoplasmasse, et ribosoomid sellega seostuksid. Lisaks on prokarüootse geeni ekspressioonis kaks peamist etappi, samas kui eukarüootses protsessis on kolm peamist etappi.
• Eukarüootses DNA-s on intronjärjestused, nii et ka mRNA ahelas on need. Seetõttu peab RNA splaissimine toimuma enne mRNA ahela viimistlemist tuuma sees eukarüootides. Prokarüootides ei toimu aga RNA töötlemisetappi, kuna nende geneetilises materjalis puuduvad intronid.
• Prokarüootses protsessis on olemas võimalus samaaegselt ekspresseerida rühmitatud geene (tuntud kui operonid). Kuid eukarüootides ekspresseeritakse korraga ainult ühte ja järgnev mRNA ahel laguneb samuti pärast ekspressiooni.
