ביטוי גנים בפרוקריוטים לעומת איקריוטים
ביטוי גנים הוא תהליך חיוני המתרחש גם בפרוקריוטים וגם באוקריוטים. למרות העובדה שהתוצאות הן באוקריוטים והן בפרוקריוטים זהים, ישנם הבדלים ניכרים ביניהם. ביטוי גנים נדון באופן כללי, וההבדלים בין התהליכים הפרוקריוטים והאוקריוטיים מודגשים במיוחד במאמר זה.
ביטוי גנים
כאשר המידע של גן עובר המרה לצורות מבניות, אומרים שהגן המסוים בא לידי ביטוי.ביטוי גנים הוא תהליך שיוצר מולקולות חשובות מבחינה ביולוגית, ואלה בדרך כלל מקרומולקולות. גנים מתבטאים בעיקר בצורת חלבונים, אך גם RNA הוא תוצר של תהליך זה. לא יכולה להיות צורת חיים בלי שתהליך ביטוי הגנים מתרחש.
שלושה שלבים עיקריים קיימים בביטוי גנים הידוע בתור שעתוק, עיבוד RNA ותרגום. שינוי החלבון שלאחר התרגום והבשלת RNA לא מקודדת הם חלק מהתהליכים האחרים המעורבים בביטוי גנים. בשלב התעתיק, רצף הנוקלאוטידים של הגן בגדיל ה-DNA מועתק ל-RNA לאחר פירוק גדיל ה-DNA עם אנזים DNA helicase. גדיל ה-RNA החדש שנוצר (ה-mRNA) עובר רפורמה על ידי הסרת הרצפים הלא-מקודדים ולקחת את רצף הנוקלאוטידים של הגן אל הריבוזומים. ישנן מולקולות tRNA (טרנספר RNA) ספציפיות המזהות את חומצות האמינו הרלוונטיות בציטופלזמה. לאחר מכן, מולקולות tRNA מחוברות לחומצות האמינו הספציפיות.בכל מולקולת tRNA יש רצף של שלושה נוקלאוטידים. ריבוזום בציטופלזמה מחובר לגדיל ה-mRNA, ומזהה את הקודון ההתחלתי (הפרומוטור). מולקולות ה-tRNA עם הנוקלאוטידים המתאימים לרצף ה-mRNA מועברות אל תת-היחידה הגדולה של הריבוזום. כאשר מולקולות ה-tRNA מגיעות לריבוזום, חומצת האמינו המתאימה נקשרת עם חומצת האמינו הבאה ברצף באמצעות קשר פפטיד. קשר פפטיד זה נמשך עד לקריאת הקודון האחרון בריבוזום. בהתבסס על רצף חומצות האמינו בשרשרת החלבון, הצורה והתפקוד משתנים עבור כל מולקולת חלבון. צורה ותפקוד אלו הם תוצאות של רצף הנוקלאוטידים במולקולת ה-DNA. מכאן, מתברר שגנים שונים מקודדים חלבונים שונים בעלי צורות ותפקודים משתנים.
מה ההבדל בין ביטוי גנים בפרוקריוטים ובאוקריוטים?
• מכיוון שלפרוקריוטים אין מעטפת גרעינית, הריבוזומים יכולים להתחיל לסנתז את החלבון עם יצירת גדיל ה-mRNA.זה מנוגד מאוד לתהליך האוקריוטי, שבו יש להעביר את גדיל ה-mRNA לתוך הציטופלזמה כדי שהריבוזומים יתקשרו אליו. בנוסף, מספר השלבים העיקריים הוא שניים בביטוי גנים פרוקריוטי, בעוד שיש שלושה שלבים עיקריים בתהליך האוקריוטי.
• יש רצפי אינטרונים ב-DNA איקריוטי כך שגם לגדיל ה-mRNA יהיו כאלה. לכן, שחבור ה-RNA צריך להתבצע לפני סיום גדיל ה-mRNA בתוך הגרעין באוקריוטים. עם זאת, אין שלב עיבוד RNA בפרוקריוטים עקב היעדר אינטרונים בחומר הגנטי שלהם.
• אפשרות לביטוי בו-זמנית של גנים מקובצים (הידועים כאופרונים) קיימת בתהליך הפרוקריוטי. עם זאת, רק אחד מתבטא בבת אחת באאוקריוטים, וגדיל ה-mRNA שלאחר מכן מתפורר לאחר הביטוי, גם כן.
