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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
So sánh sự biểu hiện gen ở vi khuẩn, archaea và sinh vật nhân thậtSo sánh sự biểu hiện gen ở vi khuẩn, archaea và sinh vật nhân thậtNhững tiến bộ gần đây trong sinh học phân tử đã giúp các nhà nghiên cứuxác định được trình tự nuclêôtit đầy đủ của hàng trăm hệ gen khác nhau thuộccác liên giới sinh vật khác nhau. Sự phong phú của các số liệu thu được chophép so sánh trình tự của các gen và của các prôtêin giữa các sinh vật thuộccác liên giới khác nhau. Trong số đó, những gen được quan tâm nhất baogồm các gen mã hóa cho các thành phần của những quá trình sinh học cơ bảnnhất như phiên mã và dịch mã.Các enzyme ARN plolymeraza của vi khuẩn và sinh vật nhân thật khác biệtnhau rõ rệt. Ngược lại, enzyme ARN polymeraza duy nhất ở archaea (vikhuẩn 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 việcdùng một tập hợp phức tạp các yếu tố phiên mã; điều này không giống với vikhuẩn. Sự kết thúc phiên mã ở vi khuẩn và sinh vật nhân thật có nhiều đặcđiểm khác nhau. Tuy những hiểu biết về cơ chế kết thúc phiên mã ở vi khuẩncực đoan còn hạn chế, song nhiều khả năng chúng giống với sinh vật nhânthật.Liên quan đêcns dịchmã, các ribosome của vi khuẩn và sinh vật nhân thậtkhác nhau đôi chút. Ribosome ở archaea tuy có kích thước giống ribosome ởvi khuẩn, nhưng tính mẫn cảm với các chất ức chế ribosome lại tương đồngvới các ribosome của sinh vật nhân thật.Sự khởi đầu dịch mã là khác nhau giữa vi khuẩn và sinh vật nhân thật. Nhưngquá 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 quátrình biểu hiện các gen là ở tế bào vi khuẩn không có sự phân chia thành cácngăn. Giống như một phân xưởng sản xuất chỉ có một gian nhà, mỗi tế bào vikhuẩn 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 prôtêinmới tổng hợp có thể khuếch tán nhanh chóng đến vị trí hoạt động chức năngcủa nó. Hiện nay, những hiểu biết về sự đồng thời phiên mã và dịch mã ở cácvi khuẩn cực đoan còn hạn chế, nhưng phần lớn các nhà nghiên cứu tin rằngchúng có xu hướng giống vi khuẩn, vì cả hai liên giới sinh vật này đều thiếumàng nhân.Ngược lại, màng nhân ở sinh vật nhân thật làm tách biệt hai quá trinh phiênmã dịch mã về mặt không gian; đông thời dành một phần không gian trongnhân tế bào cho quá trình hoàn thiện ARN. Giai đoạn hoàn thiện này gòmmột số bước bổ sung mà sự điều những bước này góp thêm phần giúp điềutiết các hoạt động rất phức tạp và tinh vi ở tế bào sinh vật nhân thật. Cuốicùng, tế bào sinh vật nhân thật có các cơ chế phức tạp để vận chuyển cácprôtêin tới các ngăn (cơ quan tử) của tế bào.Những hiểu biết về các prôtêin và ARN tham gia vào các quá trình phiên mãvà dịch mã ở liên giới vi khuẩn cực đoan có thể giúp chúng ta sáng tỏ đượcnhiều điều về sự tiến hóa của các quá trình này ở cả ba liên giới sinh vật. Tuycó 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.