Ποια είναι η διαφορά μεταξύ γονιδιακής έκφρασης και γονιδιακής ρύθμισης

Η κύρια διαφορά μεταξύ γονιδιακής έκφρασης και γονιδιακής ρύθμισης είναι ότι η γονιδιακή έκφραση είναι η διαδικασία που συνθέτει μια πρωτεΐνη χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες σε ένα γονίδιο, ενώ η γονιδιακή ρύθμιση είναι η διαδικασία ελέγχου του ρυθμού και του τρόπου γονιδιακής έκφρασης. Επιπλέον, τα δύο στάδια της γονιδιακής έκφρασης είναι η μεταγραφή και η μετάφραση, ενώ η έκφραση των γονιδίων ρυθμίζεται σε κάθε επίπεδο γονιδιακής έκφρασης.

Η γονιδιακή έκφραση και η γονιδιακή ρύθμιση είναι δύο τύποι ταυτόχρονων διαδικασιών που επιτρέπουν τη σύνθεση γονιδιακών προϊόντων όπως απαιτείται από το κύτταρο.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η Γονιδιακή Έκφραση
     – Ορισμός, Βήματα, Σημασία
2. Τι είναι ο Κανονισμός Γονιδίων
     – Ορισμός, Μηχανισμοί, Σημασία
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ γονιδιακής έκφρασης και γονιδιακής ρύθμισης
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ γονιδιακής έκφρασης και γονιδιακής ρύθμισης
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι

Έκφραση γονιδίων, ρύθμιση γονιδίων, δομικά γονίδια, μεταγραφή, μετάφραση

Τι είναι η γονιδιακή έκφραση

Η γονιδιακή έκφραση είναι ο κυτταρικός μηχανισμός που είναι υπεύθυνος για τη σύνθεση γονιδιακών προϊόντων με βάση τις πληροφορίες σε ένα γονίδιο. Γενικά, ένα γονίδιο αποτελείται από μια αλληλουχία νουκλεοτιδίων που αποτελείται από κωδικόνια που αντιπροσωπεύουν κάθε αμινοξύ μιας λειτουργικής πρωτεΐνης. Τα γονίδια που κωδικοποιούν μια λειτουργική πρωτεΐνη είναι γνωστά ως δομικά γονίδια. Τα γονιδιακά προϊόντα των υπολοίπων γονιδίων είναι το μη κωδικοποιητικό RNA (tRNA ή rRNA), τα οποία δεν μεταφράζονται σε μια αλληλουχία αμινοξέων μιας λειτουργικής πρωτεΐνης. Επομένως, αυτά τα γονίδια είναι γνωστά ως γονίδια RNA. Ωστόσο, τα εξόνια και τα εσώνια είναι τα δομικά στοιχεία και των δύο τύπων γονιδίων που εμπλέκονται στη γονιδιακή έκφραση.

Εικόνα 1:Διαδικασία γονιδιακής έκφρασης

Επιπλέον, τα δύο βήματα της γονιδιακής έκφρασης είναι η μεταγραφή και η μετάφραση. Η μεταγραφή είναι το πρώτο βήμα της γονιδιακής έκφρασης. Περιλαμβάνει τη σύνθεση ενός μορίου RNA με βάση τις πληροφορίες που κωδικοποιούνται από ένα γονίδιο. Εδώ, τα δομικά γονίδια είναι υπεύθυνα για την παραγωγή ενός μορίου mRNA ενώ τα γονίδια RNA είναι υπεύθυνα για την παραγωγή είτε του tRNA είτε του rRNA. Είναι σημαντικό ότι η κύρια λειτουργία αυτού του μη κωδικοποιητικού RNA είναι να βοηθά στη μετάφραση, η οποία είναι το δεύτερο βήμα της γονιδιακής έκφρασης. Κατά τη μετάφραση, μια αλληλουχία αμινοξέων μιας λειτουργικής πρωτεΐνης συντίθεται με βάση τις πληροφορίες που κωδικοποιούνται από το μόριο mRNA. Στους ευκαρυώτες, η μεταγραφή λαμβάνει χώρα μέσα στον πυρήνα και η RNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που καταλύει το συμβάν. Όμως, η μετάφραση συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα με τη βοήθεια ριβοσωμάτων. Στα προκαρυωτικά, τόσο η μεταγραφή όσο και η μετάφραση συμβαίνουν μέσα στο κυτταρόπλασμα.

Τι είναι ο κανονισμός γονιδίου

Η γονιδιακή ρύθμιση είναι ένας άλλος κυτταρικός μηχανισμός που σχετίζεται με την έκφραση γονιδίων, ο οποίος ελέγχει την ποσότητα και τον τύπο των γονιδιακών προϊόντων που συντίθενται από τη γονιδιακή έκφραση. Κάθε βήμα της γονιδιακής έκφρασης μπορεί να ρυθμιστεί με διάφορους μηχανισμούς. Ξεκινά με την έναρξη της μεταγραφής, προχωρά μέσω της επεξεργασίας του RNA και καταλήγει στις μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις. Μερικά από τα ρυθμιζόμενα στάδια είναι οι τομείς χρωματίνης, η μεταγραφή, οι μετα-μεταγραφικές τροποποιήσεις, η μεταφορά RNA, η μετάφραση και η αποδόμηση του mRNA.

Εικόνα 2:Ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης με βάση ένα εξωτερικό ερέθισμα

Επιπλέον, η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης είναι σημαντική για τον έλεγχο της αναπτυξιακής διαδικασίας, της απόκρισης σε περιβαλλοντικά ερεθίσματα ή της προσαρμογής σε μια νέα περιβαλλοντική συνθήκη. Μερικά από τα γονίδια στο γονιδίωμα εκφράζονται συνεχώς αφού η λειτουργία τους είναι απαραίτητη για τη βασική μεταβολική λειτουργία ενός οργανισμού. Ωστόσο, συγκεκριμένα γονίδια μπορούν να εκφραστούν μόνο όταν χρειάζεται από το κύτταρο. Επίσης, ο αριθμός των γονιδιακών προϊόντων μπορεί να ελεγχθεί με τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης με βάση τις απαιτήσεις του κυττάρου. Η δομή της χρωματίνης είναι ένας βασικός παράγοντας στη ρύθμιση της μεταγραφής. Μέσω τροποποιήσεων ιστόνης που κατευθύνονται από μεθυλίωση του DNA, η ευχρωματίνη και η ετεροχρωματίνη μπορούν να αλληλομετατραπούν για να ρυθμίσουν τη μεταγραφή. Επίσης, τα δομικά στοιχεία ενός γονιδίου συμπεριλαμβανομένης της θέσης έναρξης της μεταγραφής, του προαγωγέα, των ενισχυτών και των σιγαστών ρυθμίζουν τη μεταγραφή ενός γονιδίου. Οι παράγοντες μεταγραφής συνδέονται με τις περιοχές ενισχυτή και σιγαστήρα για τον έλεγχο της μεταγραφής. Επιπλέον, μπορούν να ρυθμιστούν συμβάντα επεξεργασίας RNA, συμπεριλαμβανομένου του εναλλακτικού ματίσματος και της σταθερότητας του mRNA. Η δέσμευση του μεταγράφου RNA είναι ένα άλλο γεγονός μετα-μεταγραφικής ρύθμισης. Επίσης, ο ρυθμός μετάφρασης και οι διάφορες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών ρυθμίζονται προκειμένου να παραχθούν οι απαιτούμενοι τύποι πρωτεϊνών από το κύτταρο.

Ομοιότητες μεταξύ γονιδιακής έκφρασης και γονιδιακής ρύθμισης

• Η γονιδιακή έκφραση και η γονιδιακή ρύθμιση είναι δύο διαδικασίες που εμπλέκονται στη σύνθεση γονιδιακών προϊόντων.
• Και τα δύο είναι σημαντικά για τη σύνθεση γονιδιακών προϊόντων με βάση τις κυτταρικές ανάγκες.

Διαφορά μεταξύ γονιδιακής έκφρασης και γονιδιακής ρύθμισης

Ορισμός

Η γονιδιακή έκφραση αναφέρεται στη διαδικασία με την οποία οι οδηγίες στο DNA μας μετατρέπονται σε ένα λειτουργικό προϊόν, όπως μια πρωτεΐνη, ενώ η γονιδιακή ρύθμιση αναφέρεται στη διαδικασία ενεργοποίησης των γονιδίων και να εξασφαλιστεί η κατάλληλη έκφραση των γονιδίων στους κατάλληλους χρόνους. Έτσι, αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ γονιδιακής έκφρασης και γονιδιακής ρύθμισης.

Βήματα/Μηχανισμοί

Τα δύο στάδια της γονιδιακής έκφρασης είναι η μεταγραφή και η μετάφραση, ενώ η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης λαμβάνει χώρα είτε σε μεταγραφικό, μετα-μεταγραφικό, μεταφραστικό και μετα-μεταφραστικό επίπεδο.

Δομικά στοιχεία

Τα δομικά στοιχεία που υπόκεινται σε γονιδιακή έκφραση είναι εξόνια και εσώνια, ενώ τα δομικά στοιχεία που εμπλέκονται στη ρύθμιση των γονιδίων είναι η θέση έναρξης της μεταγραφής, ο προαγωγέας, οι ενισχυτές και οι σιγαστήρες. Ως εκ τούτου, αυτή είναι μια άλλη διαφορά μεταξύ της γονιδιακής έκφρασης και της γονιδιακής ρύθμισης.

Σημασία

Η σημασία τους είναι επίσης μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ της γονιδιακής έκφρασης και της γονιδιακής ρύθμισης. Η γονιδιακή έκφραση είναι υπεύθυνη για τη σύνθεση γονιδιακών προϊόντων, ενώ η γονιδιακή ρύθμιση είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο της ποσότητας και του τύπου των γονιδιακών προϊόντων με βάση τις απαιτήσεις του κυττάρου.

Συμπέρασμα

Η γονιδιακή έκφραση είναι η διαδικασία με την οποία χρησιμοποιούνται οι πληροφορίες για τα γονίδια για τη σύνθεση ενός προϊόντος γονιδίου. Τα δύο στάδια που εμπλέκονται στη γονιδιακή έκφραση είναι η μεταγραφή, στην οποία η νουκλεοτιδική αλληλουχία ενός γονιδίου χρησιμοποιείται για τη σύνθεση ενός μορίου RNA και η μετάφραση, στην οποία οι πληροφορίες σε ένα RNA χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση μιας λειτουργικής πρωτεΐνης. Αντίθετα, η γονιδιακή ρύθμιση είναι η διαδικασία που ελέγχει την ποσότητα και τον τύπο των γονιδιακών προϊόντων με βάση τις απαιτήσεις του κυττάρου. Εμφανίζεται σε κάθε στάδιο της γονιδιακής έκφρασης. Επομένως, η κύρια διαφορά μεταξύ γονιδιακής έκφρασης και γονιδιακής ρύθμισης είναι ο μηχανισμός και η σημασία.