- Genexpression
-
die Aktivierung der genetischen Substanz zur Ausbildung von Strukturen u. Funktionen der Zelle.
* * *
Gen|expression,die Realisierung der genetischen Information. Bei der Genexpression werden in zeitlich (z. B. nur während der Embryonalentwicklung) und räumlich (z. B. nur in einem Organ) strikt regulierten Prozessen Gene für die Synthese von Ribonukleinsäuren transkribiert. Für Protein codierende Gene werden im Allgemeinen auch die Prozesse der Translation (Proteinbiosynthese) und der posttranslationalen Modifizierungen in die Genexpression einbezogen.Zwischen prokariontischen und eukaryontischen Organismen bestehen erhebliche Unterschiede in der Genexpression. Durch das Fehlen eines Zellkerns bei Prokaryonten können RNA- und Proteinbiosynthese gleichzeitig ablaufen. Demgegenüber werden bei Eukaryonten die im Zellkern als Vorstufen synthetisierten Ribonukleinsäuren, so genannte Primärtranskripte, durch Veränderungen (z. B. Spleißen, Modifizierungen an den Enden, Editieren) erst in reife Formen umgewandelt, die dann außerhalb des Zellkerns wirksam werden. Bei Prokaryonten finden sich Gene, die die Information für Proteine einer Stoffwechselkette tragen, häufig auf der DNA unmittelbar hintereinander angeordnet. Sie besitzen dann oft auch nur einen einzigen gemeinsamen Promotor, die Regeleinheit für den Transkriptionsstart. Als Ergebnis einer solchen Genstruktur, die sich bei Eukaryonten nicht findet, wird eine polycistronische m-RNA gebildet. An einem einzigen m-RNA-Molekül kann dann die gleichzeitige Translation mehrerer Proteine erfolgen. Auf diese Weise sind die enzymregulierten Schritte ganzer Stoffwechselwege koordiniert. Gene können ständig (konstitutive Haushaltsgene) oder nur zeitweise (fakultative oder adaptive Gene) exprimiert werden. Bei Prokaryonten erfolgt die Kontrolle der Genexpression über Repression oder Induktion von Proteinen als Antwort auf veränderte Umgebungsbedingungen der Zelle, z. B. bei verändertem Nährstoffangebot. Bei eukaryontischen Zellen, v. a. von vielzelligen Organismen, ist die Regulation der Genexpression wesentlich komplexer. Gene, deren An- beziehungsweise Abschaltung gleichzeitig ablaufen soll, sind oft weit voneinander und sogar auf verschiedenen Chromosomen lokalisiert. Ihre koordinierte Expression wird dadurch erreicht, dass derartige Gene gleichartige Kontrollelemente aufweisen, z. B. ein Hormon-Response-Element, an das sich ein Hormon-Protein-Komplex binden kann und dadurch die Genexpression moduliert. Proteine, die an solchen Regulationsprozessen beteiligt sind, werden als Transkriptionsfaktoren bezeichnet. Eine gestörte Genexpression kann für den betroffenen Organismus dramatische Folgen haben, z. B. die Ausbildung von Tumoren.Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie v. a. auch in den folgenden Artikeln:Gene · Genregulation · Nukleinsäuren · Proteinbiosynthese
Universal-Lexikon. 2012.
