Genexpression
von lateinisch: exprimere - ausdrücken
Synonyme: Expression, Exprimierung
Englisch: gene expression
Definition
Als Genexpression bezeichnet man die Bildung eines von einem Gen kodierten Genprodukts, vor allem von Proteinen oder RNA-Molekülen. Die Genexpression besteht aus mehreren Einzelvorgängen. Dazu zählen Transkription, Spleißen, Translation und posttranslationale Modifikation sowie deren Regulationsmechanismen. Das zugehörige Verb lautet exprimieren.
Hintergrund
Ablauf
Die Genexpression setzt sich aus mehreren Teilschritten zusammen.
Transkription
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.
mRNA-Prozessierung
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.
RNA-Export
Die reife mRNA muss aus dem Zellkern in das Zytoplasma exportiert werden. Dazu wird die mRNA an Exportine gebunden und durch die Kernporen geschleust.
Translation
Die kodierende mRNA wird am Ribosom in eine Aminosäuresequenz übersetzt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Translation.
Regulation
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.
Einteilung
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.
Koexpression
Werden zwei oder mehr Gene gleichzeitig exprimiert, spricht man von einer Koexpression.
um diese Funktion zu nutzen.