So sánh sự biểu hiện gen ở vi khuẩn, archaea và sinh vật nhân thật

So sánh sự biểu hiện gen ở vi khuẩn,

archaea và sinh vật nhân thật

Những tiến bộ gần đây trong sinh học phân tử đã giúp các nhà nghiên cứu

xác định được trình tự nuclêôtit đầy đủ của hàng trăm hệ gen khác nhau thuộc

các liên giới sinh vật khác nhau. Sự phong phú của các số liệu thu được cho

phép so sánh trình tự của các gen và của các prôtêin giữa các sinh vật thuộc

các liên giới khác nhau. Trong số đó, những gen được quan tâm nhất bao

gồm các gen mã hóa cho các thành phần của những quá trình sinh học cơ bản

nhất như phiên mã và dịch mã.

Các enzyme ARN plolymeraza của vi khuẩn và sinh vật nhân thật khác biệt

nhau rõ rệt. Ngược lại, enzyme ARN polymeraza duy nhất ở archaea (vi

khuẩn cực đoan) lại rất giống ba loại ARN polymerase ở sinh vật nhân thật.

Ngoài ra, vi khuẩn cực đoan và sinh vật nhân thật lại giống nhau trong việc

dùng một tập hợp phức tạp các yếu tố phiên mã; điều này không giống với vi

khuẩn. Sự kết thúc phiên mã ở vi khuẩn và sinh vật nhân thật có nhiều đặc

điểm khác nhau. Tuy những hiểu biết về cơ chế kết thúc phiên mã ở vi khuẩn

cực đoan còn hạn chế, song nhiều khả năng chúng giống với sinh vật nhân

thật.

Liên quan đêcns dịchmã, các ribosome của vi khuẩn và sinh vật nhân thật

khác nhau đôi chút. Ribosome ở archaea tuy có kích thước giống ribosome ở

vi khuẩn, nhưng tính mẫn cảm với các chất ức chế ribosome lại tương đồng

với các ribosome của sinh vật nhân thật.

Sự khởi đầu dịch mã là khác nhau giữa vi khuẩn và sinh vật nhân thật. Nhưng

quá trình này diễn ra ở archaea có vẻ giống với vi khuẩn hơn.

Sự khác biệt quan trọng nhất giữa vi khuẩn và sinh vật nhân thật trong quá

trình biểu hiện các gen là ở tế bào vi khuẩn không có sự phân chia thành các

ngăn. Giống như một phân xưởng sản xuất chỉ có một gian nhà, mỗi tế bào vi

khuẩn đảm bảo cho một dây chuyền hoạt động liên tục. Do không có nhân,

nó có thể đồng thời vừa phiên mã vừa dịch mã một gen và phân tử prôtêin

mới tổng hợp có thể khuếch tán nhanh chóng đến vị trí hoạt động chức năng

của nó. Hiện nay, những hiểu biết về sự đồng thời phiên mã và dịch mã ở các

vi khuẩn cực đoan còn hạn chế, nhưng phần lớn các nhà nghiên cứu tin rằng

chúng có xu hướng giống vi khuẩn, vì cả hai liên giới sinh vật này đều thiếu

màng nhân.

Ngược lại, màng nhân ở sinh vật nhân thật làm tách biệt hai quá trinh phiên

mã dịch mã về mặt không gian; đông thời dành một phần không gian trong

nhân tế bào cho quá trình hoàn thiện ARN. Giai đoạn hoàn thiện này gòm

một số bước bổ sung mà sự điều những bước này góp thêm phần giúp điều

tiết các hoạt động rất phức tạp và tinh vi ở tế bào sinh vật nhân thật. Cuối

cùng, tế bào sinh vật nhân thật có các cơ chế phức tạp để vận chuyển các

prôtêin tới các ngăn (cơ quan tử) của tế bào.

Những hiểu biết về các prôtêin và ARN tham gia vào các quá trình phiên mã

và dịch mã ở liên giới vi khuẩn cực đoan có thể giúp chúng ta sáng tỏ được

nhiều điều về sự tiến hóa của các quá trình này ở cả ba liên giới sinh vật. Tuy

có sự khác biệt trong quá trình biểu hiện gen ở các giới sinh vật khác nhau,

nhưng khái niệm gen là thống nhất ở tất cả mọi dạng sống.