Genregulation bei Eukaryoten: Definition und Arten

Die Genregulation bei Eukaryoten bezieht sich auf die Steuerung der Aktivität von Genen bzw. der Genexpression. Es gibt verschiedene Mechanismen, die diese Regulation ermöglichen. Eukaryoten sind Lebewesen, deren Zellen Zellkerne und Organellen besitzen, wie zum Beispiel Menschen und Pferde.

Die Arten der Genregulation umfassen:

1. Regulation auf Transkriptionsebene
2. Regulation durch alternatives Spleißen
3. Regulation durch epigenetische Mechanismen
4. Regulation durch RNA-Interferenz

Bei der Regulation auf Transkriptionsebene spielen die Promotor-Region, Transkriptionsfaktoren sowie Enhancer und Silencer eine wichtige Rolle.

Definition: Die Promotor-Region ist eine Erkennungsstelle für die RNA-Polymerase und startet die Transkription. Sie enthält oft eine Basensequenz, die reich an Thymin und Adenin ist, die sogenannte TATA-Box.

Highlight: Mutationen in der Promotor-Region können die Transkriptionsrate herabsetzen, indem sie die Promotorfunktion beeinträchtigen.

Transkriptionsfaktoren sind Regulatorproteine, die an die Promotorregion binden und der Anlagerung und Aktivierung der RNA-Polymerase dienen.

Enhancer, Silencer und alternatives Spleißen

Enhancer und Silencer sind zusätzliche Kontrollsequenzen, die sich tausende Basenpaare vom Transkriptionsstart entfernt befinden. Enhancer binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip Aktivierungsproteine und stimulieren die Transkription, während Silencer die Transkriptionsaktivität unterdrücken. Das Zusammenspiel von Enhancer und Silencer bestimmt die Transkriptionsrate eines Gens.

Die Regulation durch alternatives Spleißen erfolgt nach der Transkription. Dabei werden Introns sowie ein oder mehrere Exons aus der prä-mRNA herausgeschnitten, wodurch aus derselben prä-mRNA verschiedene reife RNA-Moleküle entstehen können. Dies ermöglicht eine größere Anzahl an Proteinen, die von einem einzigen Gen codiert werden.

Epigenetische Mechanismen spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Genregulation. Sie umfassen Veränderungen an Chromosomen durch Umweltfaktoren, die das Chromatin und die DNA beeinflussen und so die Funktion und Aktivität von Genen verändern können.

Beispiel: Ein wichtiger epigenetischer Mechanismus ist die Methylierung von Basen. Dabei binden spezifische Enzyme Methylgruppen (CH3) an einzelne Cytosin-Basen, was die Raumstruktur der DNA verändert und dazu führt, dass Transkriptionsfaktoren nicht mehr binden können.

Vocabulary: Epigenetik bezieht sich auf Veränderungen in der Genexpression, die nicht durch Änderungen in der DNA-Sequenz selbst verursacht werden.