Expressão de genes procarióticos e eucarióticos são os dois processos celulares responsáveis ​​pela expressão de genes no genoma para produzir um produto gênico funcional. Em geral, os dois processos passam por duas etapas: transcrição e tradução. Este artigo tem como objetivo comparar e contrastar a expressão gênica procariótica e eucariótica.

Em procariotos, os genes intimamente relacionados são agrupados para formar operons e, assim, produzir uma molécula de mRNA policistrônico. Enquanto isso, os genes funcionais sofrem expressão individualmente e, assim, produzem mRNAs monocistrônicos. Além disso, a transcrição e a tradução ocorrem simultaneamente no citoplasma dos procariotos. Mas, em eucariotos, eles ocorrem separadamente; o primeiro dentro do núcleo, enquanto o último no citoplasma. Além disso, os eucariotos sofrem modificações pós-transcricionais e de tradução.

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O que é expressão gênica procariótica

A expressão de genes procarióticos é o processo de sintetizar um produto gênico de acordo com as informações em genes procarióticos. O significado da expressão do gene procariótico é que os genes em procariotos ocorrem em operons, que são os agrupamentos de genes relacionados funcionalmente. Alguns exemplos de operons incluem operon Lac e operon Trp. Portanto, os genes em um operon são transcritos juntos, formando uma molécula de mRNA policistrônica. Além disso, tanto a transcrição quanto a tradução de procariotos ocorrem no citoplasma simultaneamente. Portanto, a transcrição primária é prontamente usada para a tradução cuja transcrição ainda está em andamento.

Figura 1: Estrutura do gene procariótico

Além disso, um único tipo de RNA polimerase é responsável pela transcrição em procariotos. Requer o fator sigma e uma sequência de DNA específica chamada caixa de Pribnow para o início da transcrição. Os ribossomos 70S são responsáveis ​​pela tradução do mRNA policistrônico procariótico. Mais importante ainda, a regulação da expressão de genes procarióticos ocorre no nível transcricional, aumentando ou diminuindo o nível de transcrição.

O que é expressão gênica eucariótica

A expressão de genes eucarióticos é o processo de sintetizar produtos de genes dependendo da informação nos genes eucarióticos. Significativamente, o DNA eucariótico ocorre dentro do núcleo; portanto, a transcrição também ocorre dentro do núcleo. Normalmente, três RNA polimerases são responsáveis ​​pela transcrição de diferentes tipos de RNAs: RNA polimerase 1, que transcreve rRNA, RNA polimerase 2, que transcreve mRNA, e RNA polimerase 3, que transcreve tRNA. Além disso, cada gene eucariótico está sob o controle de um promotor individual. Portanto, a transcrição resulta em um mRNA monocistrônico.

Figura 2: Expressão Gênica Procariótica e Eucariótica

Comparar e contrastar a expressão gênica procariótica e eucariótica

Semelhanças entre a expressão gênica procariótica e eucariótica

Diferença entre expressão gênica procariótica e eucariótica

Definição

A expressão de genes procarióticos refere-se ao processo que sintetiza um produto gênico funcional dependendo da informação sobre os genes procarióticos. Por outro lado, a expressão de genes eucarióticos refere-se ao processo que sintetiza um produto gênico funcional dependendo da informação dos genes eucarióticos.

Segregação Espacial

A expressão do gene procariótico ocorre completamente no citoplasma, enquanto nos eucariotos, a transcrição ocorre dentro do núcleo e a tradução ocorre no citoplasma.

Segregação Temporal

A transcrição e a tradução ocorrem simultaneamente na expressão do gene procariótico, enquanto a transcrição e a tradução são segregadas temporalmente na expressão do gene eucariótico.

Ocorrência de DNA

Fatores Epigenéticos

Além disso, o DNA procariótico não está em uma forma permanentemente condensada, enquanto o DNA eucariótico forma um complexo condensado estável com histonas.

Elementos Promotores

Os procariotos contêm três elementos promotores: um está a montante do gene, o segundo está a dez nucleotídeos a jusante a ele e o terceiro está a 35 nucleotídeos a jusante a ele. Mas, os eucariotos contêm um conjunto muito maior de elementos promotores, incluindo a caixa TATA.

Fatores de iniciação da transcrição

Os fatores de iniciação da transcrição de procariotos não se agrupam com o complexo de iniciação. Porém, os fatores de iniciação da transcrição dos eucariotos se unem ao complexo de iniciação.

Abrir quadro de leitura

Os íntrons não interrompem a estrutura de leitura aberta dos genes procarióticos, enquanto os íntrons interrompem a estrutura de leitura aberta dos genes eucarióticos.

RNA polimerase

Tamanho dos Genes

Enquanto os genes procarióticos são pequenos, os genes eucarióticos são maiores.

DNA extra

Os procariontes raramente têm DNA extra, enquanto os eucariotos têm grandes regiões de DNA repetitivo.

Codificação para DNA não codificador

95% do genoma procariótico contém genes codificadores de proteínas, enquanto 98% do genoma eucariótico contém DNA não codificador.

Genes

Vários genes funcionalmente relacionados ocorrem em agrupamentos chamados operons em procariotos, enquanto os genes eucarióticos ocorrem individualmente.

Tipo de mRNA

A expressão de genes procarióticos resulta em mRNA policistrônico, enquanto a expressão de genes eucarióticos resulta em mRNA monocistrônico.

Modificações pós-transcricionais

As modificações pós-transcricionais não ocorrem na expressão gênica procariótica, enquanto as modificações pós-transcricionais ocorrem na expressão gênica eucariótica.

Ribossomos

Além disso, os procariontes têm ribossomos 70S, enquanto os eucariotos têm ribossomos 80S.

Modificações Pós-Tradicionais

Modificações pós-tradução não ocorrem na expressão de genes procarióticos. Mas, modificações pós-tradução ocorrem na expressão de genes eucarióticos.

Regulação da expressão gênica

A regulação da expressão do gene procariótico ocorre no nível transcricional. Mas, a regulação da expressão do gene eucariótico pode ocorrer no nível epigenético, nível transcricional, nível pós-transcricional, nível translacional ou nível pós-tradução.

Conclusão

Expressão gênica procariótica e eucariótica são os processos de produção de um produto gênico funcional de acordo com a informação do genoma. Geralmente, eles passam por dois processos: transcrição e tradução. Normalmente, a tradução ocorre no citoplasma. Genes procarióticos funcionalmente relacionados se agrupam para formar operons, que se transcrevem juntos para formar um mRNA policistrônico. Além disso, a transcrição e a tradução ocorrem no citoplasma dos procariotos simultaneamente. Em contraste, a transcrição de eucariotos ocorre no núcleo enquanto os mRNAs passam para o citoplasma para tradução. Portanto, a transcrição e a tradução não estão acopladas. Além disso, genes eucarióticos sofrem transcrição individualmente, formando mRNAs monocistrônicos.

Referências:

1. Ussery, David. “Uma introdução ao controle da expressão gênica em eukaryotes.” Biology 210 - GENETICS, Spring, 1998, Available Here.2. “16.2B: Expressão Gênica Procariótica versus Eucariótica.” Biology LibreTexts, Libretexts, 19 de novembro de 2019, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Gene structure procaryote 2 anotated” Por Thomas Shafee - Shafee T, Lowe R (2017). “Estrutura dos genes eucarióticos e procarióticos”. WikiJournal of Medicine 4 (1). DOI: 10.15347 / wjm / 2017.002. ISSN 20024436. (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia 2. “Figure_16_01_01” Por OpenStax CNX (CC BY 4.0) via OpenStax College.