Прокариотическая и эукариотическая экспрессия генов - это два клеточных процесса, ответственных за экспрессию генов в геноме для производства функционального генного продукта. Как правило, оба процесса проходят в два этапа: транскрипция и перевод. Эта статья направлена ​​на сравнение и сопоставление экспрессии прокариотических и эукариотических генов.

У прокариот близкородственные гены группируются с образованием оперонов и, таким образом, производят полицистронную молекулу мРНК. Между тем, функциональные гены экспрессируются индивидуально и, таким образом, производят моноцистронные мРНК. Кроме того, транскрипция и трансляция одновременно происходят в цитоплазме прокариот. Но у эукариот они встречаются отдельно; первый внутри ядра, а второй в цитоплазме. Более того, эукариоты претерпевают как посттранскрипционные, так и трансляционные модификации.

Экспрессия эукариотических генов, мРНК, экспрессия прокариотических генов, трансляция, транскрипция

Что такое экспрессия прокариотического гена

Экспрессия прокариотических генов - это процесс синтеза генного продукта в соответствии с информацией, содержащейся в прокариотических генах. Значение экспрессии прокариотических генов состоит в том, что гены прокариот находятся в оперонах, которые представляют собой кластеры функционально связанных генов. Некоторые примеры оперонов включают оперон Lac и оперон Trp. Следовательно, гены в опероне транскрибируются вместе, образуя полицистронную молекулу мРНК. Более того, как транскрипция, так и трансляция прокариот происходят в цитоплазме одновременно. Следовательно, первичный транскрипт легко используется для перевода, транскрипция которого все еще продолжается.

Рисунок 1: Структура прокариотического гена

Более того, один тип РНК-полимеразы отвечает за транскрипцию у прокариот. Для инициации транскрипции требуется сигма-фактор и определенная последовательность ДНК, называемая боксом Прибнова. 70S рибосомы ответственны за трансляцию прокариотической полицистронной мРНК. Наиболее важно то, что регуляция экспрессии прокариотических генов происходит на уровне транскрипции, увеличивая или уменьшая уровень транскрипции.

Что такое экспрессия эукариотических генов

Экспрессия эукариотических генов - это процесс синтеза генных продуктов в зависимости от информации, содержащейся в эукариотических генах. Примечательно, что эукариотическая ДНК находится внутри ядра; следовательно, транскрипция также происходит внутри ядра. Обычно за транскрипцию различных типов РНК отвечают три РНК-полимеразы: РНК-полимераза 1, которая транскрибирует рРНК, РНК-полимераза 2, которая транскрибирует мРНК, и РНК-полимераза 3, которая транскрибирует тРНК. Кроме того, каждый эукариотический ген находится под контролем отдельного промотора. Следовательно, транскрипция приводит к моноцистронной мРНК.

Рисунок 2: Экспрессия прокариотических и эукариотических генов

Сравните и сопоставьте экспрессию прокариотических и эукариотических генов

Сходства между экспрессией прокариотических и эукариотических генов

Разница между экспрессией прокариотических и эукариотических генов

Определение

Экспрессия прокариотических генов относится к процессу, который синтезирует функциональный генный продукт в зависимости от информации о прокариотических генах. С другой стороны, экспрессия эукариотических генов относится к процессу, который синтезирует функциональный генный продукт в зависимости от информации об эукариотических генах.

Пространственная сегрегация

Экспрессия прокариотического гена полностью происходит в цитоплазме, тогда как у эукариот транскрипция происходит внутри ядра, а трансляция происходит в цитоплазме.

Временная сегрегация

Транскрипция и трансляция происходят одновременно при экспрессии прокариотических генов, в то время как транскрипция и трансляция временно разделены при экспрессии эукариотических генов.

Появление ДНК

Эпигенетические факторы

Кроме того, прокариотическая ДНК не находится в постоянно конденсированной форме, в то время как эукариотическая ДНК образует стабильный конденсированный комплекс с гистонами.

Элементы промоутера

Прокариоты содержат три промоторных элемента: один расположен выше гена, второй - на десять нуклеотидов ниже него, а третий - на 35 нуклеотидов ниже него. Но эукариоты содержат гораздо больший набор промоторных элементов, включая ТАТА-бокс.

Факторы инициации транскрипции

Факторы инициации транскрипции прокариот не собираются с комплексом инициации. Но факторы инициации транскрипции эукариот объединяются с комплексом инициации.

Открытая рамка для чтения

Интроны не прерывают открытую рамку считывания прокариотических генов, в то время как интроны прерывают открытую рамку считывания генов эукариот.

РНК-полимераза

Размер генов

В то время как прокариотические гены маленькие, эукариотические гены крупнее.

Дополнительная ДНК

Прокариоты редко имеют лишнюю ДНК, в то время как эукариоты имеют большие участки повторяющейся ДНК.

Кодирование некодирующей ДНК

95% генома прокариот содержат гены, кодирующие белок, а 98% генома эукариот содержат некодирующую ДНК.

Гены

Несколько функционально связанных генов встречаются в кластерах, называемых оперонами, у прокариот, в то время как эукариотические гены встречаются индивидуально.

Тип мРНК

Экспрессия прокариотических генов приводит к полицистронной мРНК, в то время как экспрессия эукариотических генов приводит к моноцистронной мРНК.

Посттранскрипционные модификации

Посттранскрипционные модификации не происходят в экспрессии прокариотических генов, в то время как посттранскрипционные модификации происходят в экспрессии эукариотических генов.

Рибосомы

Кроме того, у прокариот есть рибосомы 70S, а у эукариот - рибосомы 80S.

Посттрансляционные модификации

Посттрансляционные модификации не происходят в экспрессии прокариотических генов. Но в экспрессии эукариотических генов происходят посттрансляционные модификации.

Регуляция экспрессии генов

Регуляция экспрессии прокариотических генов происходит на уровне транскрипции. Но регуляция экспрессии эукариотических генов может происходить на эпигенетическом уровне, уровне транскрипции, посттранскрипционном уровне, уровне трансляции или посттрансляционном уровне.

Заключение

Прокариотическая и эукариотическая экспрессия генов - это процессы производства функционального генного продукта в соответствии с информацией в геноме. Как правило, они проходят через два процесса: транскрипцию и перевод. Обычно трансляция происходит в цитоплазме. Функционально связанные гены прокариот группируются вместе, образуя опероны, которые вместе транскрибируются, образуя полицистронную мРНК. Кроме того, транскрипция и трансляция происходят в цитоплазме прокариот одновременно. Напротив, транскрипция эукариот происходит в ядре, в то время как мРНК проходят в цитоплазму для трансляции. Следовательно, транскрипция и перевод не связаны. Кроме того, гены эукариот индивидуально транскриптируют, образуя моноцистронные мРНК.

Использованная литература:

1. Ussery, Дэвид. «Введение в контроль экспрессии генов у эукариот». Биология 210 - ГЕНЕТИКА, весна 1998 г., доступно здесь 2. «16.2B: Прокариотическая экспрессия в сравнении с эукариотическим геном». Biology LibreTexts, Libretexts, 19 ноября 2019 г., доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Аннотированная структура гена прокариота 2» Томас Шафи - Шафи Т., Лоу Р. (2017). «Структура эукариотических и прокариотических генов». WikiJournal of Medicine 4 (1). DOI: 10.15347 / wjm / 2017.002. ISSN 20024436. (CC BY 4.0) через Commons Wikimedia 2. «Рисунок_16_01_01» Автор OpenStax CNX (CC BY 4.0) через OpenStax College.