Genexpression

Die Genexpression ist ein essentieller Mechanismus aller lebenden Organismen und vermittelt auf molekularer Ebene den Übergang vom Genotyp zum Phänotyp.

Die Genexpression setzt sich aus mehreren Teilschritten zusammen.

Die Transkription ist der erste Schritt der Genexpression. Er wird von RNA-Polymerasen durchgeführt, die eine komplementäre RNA-Kopie eines DNA-Strangs herstellen, das primäre Transkript.

Bei eukaryoten Organismen unterliegt das erste RNA-Transkript, die pre-mRNA, einer Reihe von Modifikationen, deren Endprodukt die reife mRNA ist. Dazu zählen u.a. das 5'-Capping und die Polyadenylierung. Diese molekularen Veränderungen schützen die mRNA vor einem vorzeitigen Abbau durch Exonukleasen.

Die reife mRNA muss aus dem Zellkern in das Zytoplasma exportiert werden. Dazu wird die mRNA an Exportine gebunden und durch die Kernporen geschleust.

Die kodierende mRNA wird am Ribosom in eine Aminosäuresequenz übersetzt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Translation.

Die Genexpression ist ein streng regulierter Prozess, bei dem sowohl die Menge als auch der Zeitpunkt des Erscheinens eines Genprodukts durch verschiedene Signalwege kontrolliert werden. Die Genregulation stellt sicher, dass ein Genprodukt bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt wird. Die Steuerung der Genexpression durch externe Stimuli wie Nährstoffe oder Signalmoleküle ist eine wichtige Grundlage für die Anpassungsfähigkeit der Zelle an ihre Umgebung.

Nach der Art und Weise, wie Gene exprimiert werden, unterscheidet man

• konstitutive Gene, die kontinuierlich exprimiert werden, darunter die Haushaltsgene und
• fakultative Gene, die nur bei Bedarf exprimiert werden

Ferner gibt es induzierbare Gene, deren Expression von der Position der Zelle im Zellzyklus abhängig ist.

Werden zwei oder mehr Gene gleichzeitig exprimiert, spricht man von einer Koexpression.