Warum können Bakterien ein menschliches Gen in Protein übersetzen?

Alle Zellen stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab, der vor langer Zeit gelebt hat (3,5-3,8 Milliarden Jahre oder so, siehe Letzter universeller Vorfahre). Aufgrund dieses gemeinsamen Vorfahren haben alle Zellen viele gemeinsame Eigenschaften. Eine Eigenschaft, die sowohl von menschlichen als auch von bakteriellen Zellen gemeinsam ist, ist der genetische Code, der beschreibt, wie die Sequenz von Nukleotiden in der DNA und der RNA des Gens in die Aminosäuresequenz des Proteins übersetzt wird. Dieser gemeinsame genetische Code ermöglicht es einem Bakterium, ein menschliches Gen direkt in Protein zu überführen.

Es gibt jedoch viele Unterschiede in der Art und Weise, wie diese Translation in Bakterien durchgeführt wird. Zum einen ist das bakterielle Ribosom, das die Translation durchführt, verschieden von dem menschlichen Ribosom, sowohl in der Sequenz der RNA als auch in den Proteinen, die es enthält (siehe Ribosom). Diese beiden Versionen des Ribosoms haben sich sehr langsam verändert, da sich beide Spezies über Millionen von Jahren entwickelt haben.

Und für zusätzlichen Verdienst: Beachten Sie, dass zwar Bakterien das menschliche Gen korrekt übersetzen können, indem sie die Auswahl der Codons ändern, die für dieselbe Aminosäure innerhalb des Gens kodieren (dh synonyme Codons), kann die Effizienz der Translation jedoch oft verbessert werden. Dies liegt daran, dass sich auch die Codonpräferenzen zwischen den Organismen unterscheiden (siehe Codon Usage Bias). Darüber hinaus ermöglicht es die Fähigkeit, neue DNA-Sequenzen direkt zu synthetisieren, dass eine Bakterienspezies das Gen eines beliebigen Organismus in ein Protein übersetzen kann, selbst wenn dieser andere Organismus einen nicht genormten genetischen Code verwendet. Einfach die Sequenz für dieses Protein unter Verwendung des bakteriellen genetischen Codes neu codieren.

Denn der genetische Code ist in allen Organismen bis auf wenige Ausnahmen gleich ( http://en.m.wikipedia.org/wiki/G …), also die bakterielle Translationsmaschinerie (die Proteine ​​herstellt, indem sie die Sequenz der RNA übersetzt hergestellt aus der Transkription des Gens) kann den Code im menschlichen Gen lesen, die Aminosäuren in die richtige Reihenfolge bringen und ein menschliches Protein herstellen.

Das größte Problem ist, dass unsere Gene lange Strecken enthalten, die nicht für die Bildung eines Proteins genutzt werden. Diese Introns müssen vor der Verwendung aus der mRNA entfernt werden, aber Bakterien sind dazu nicht in der Lage. Ein Weg dazu besteht darin, die modifizierte RNA als die Basis eines neuen Gens zu verwenden, dem die Introns fehlen, wobei reverse Transkriptase verwendet wird, um ein cDNA-Molekül zu erzeugen. Dies kann in das Bakterium eingeführt werden und kann erfolgreich verwendet werden, um das erforderliche Protein zu synthetisieren.

Weil ein Gen ein Gen ist. DNA ist DNA, mRNA ist mRNA. Protein ist kein Protein, daher ist es wahrscheinlich, dass dem bakteriell gewonnenen menschlichen Protein Modifikationen fehlen, die es genau wie natives Protein funktionieren lassen.