Genexpression ist das Realisieren der Information, die in einem Gen (codierender Abschnitt der DNA) gespeichert ist, zu Zellstrukturen und Signalen. Diese liegen oft in Form von Proteinen vor. Als Synonyme werden auch Proteinexpression oder kurz Expression verwendet.

Die Expression von Genen ist ein komplexer Prozess, der aus vielen verschiedenen Einzelschritten besteht.

Generell kann die Regulation der Genexpression auf verschiedenen Stufen des Realisierungsprozesses vom Gen zum Merkmal führen:

• Genorganisation die Position des Gens in der Zellkernarchitektur und damit seine Zugänglichkeit (Ablesbarkeit).
  • Die bekannten Metaphasechromosomen sind auch in der Interphase des Zellzyklus als zusammenhängende Einheiten (Chromosomen-Territorien/'chromosomal territories') vorhanden. An deren Oberfläche gelegene Gene sind für die Komponenten des Transkriptionsapparates in besonderem Maße zugänglich, d.h. ablesbar.
• Transkription: Besonders für diese Ebene wurden zahlreiche Mechanismen beschrieben, welche die Genexpression beeinflussen.
  • Attenuation (nur bei Prokaryonten)
  • Beeinflussung der mRNA-Stabilität
  • Steuerung der Transkription durch Anlagerung / Entfernung von Nucleosomen, dies wiederum infolge der Modifikation der Histone
  • Steroidhormone binden sich an passende Rezeptoren, die wiederum Bindungsstellen für bestimmte DNA-Sequenzen haben und dadurch die Transkription bestimmter DNA-Sequenzen ermöglichen oder verhindern
  • Leucinreißverschlussmoleküle (leucine zipper proteins) vermitteln die Wirkung von cAMP (cyclisches Adenosinmonophosphat) als Aktivator für die Transkription
  • alternatives Splicing (nur bei Eukaryonten)
• Homöobox-Gene regeln die Aktivität anderer, funktionell zusammenhängender Gene im Zuge der Ontogenese, speziell der Morphogenese von Embryonen
• Translation
• Stabilität der durch die Translation synthetisierten Proteine und Peptide
• Modifizierung von Proteinen und anderen Peptiden nach der Translation
• Aufbau von Stoffgradienten im Zuge der Ontogenese, die einerseits Transportvorgänge und damit die Realisierung von Merkmalen beeinflussen können, andererseits auch wieder auf die Transkription zurückwirken können

Dabei können - besonders bei Eukaryoten - die genannten Prinzipien miteinander in Wechselwirkung treten und so - im Zusammenspiel von Genetik und Epigenetik noch komplexere Regulationsmechanismen bilden.

Literatur

• Nelson C. Lau, David P. Bartel: Zensur in der Zelle. Spektrum der Wissenschaft, Oktober 2003, S. 52 - 59, ISSN 0170-2971

Siehe auch

Weblinks

• Grundprinzipien der Zellkern-Architektur und deren Beeinflussung der Genexpression
• www.wissenschaft.de: Neben "an" und "aus" kann die Genaktivität auch stufenweise reguliert werden

Genetik | Molekularbiologie

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