Encyclopedie van de evolutiebiologie

Prof. Nico M. van Straalen (2019)

Gepubliceerd op 27-06-2020

Polycistronisch

betekenis & definitie

Voorzien van meerdere open leesramen achter elkaar (in het messenger-RNA)

Bij Prokaryota zijn de individuele genen vaak georganiseerd in een operon, d.w.z. een DNA-sequentie die codeert voor meerdere eiwitten die allemaal te maken hebben met hetzelfde proces. Heel bekend is het lac-operon, het model van genregulatie dat uitgeplozen is door de Franse moleculair-biologen François Jacob en Jacques Monod, die daar in 1965 de Nobelprijs voor kregen. Het lac-operon bevat drie structurele genen genaamd lacZ, lacY en lacA die coderen voor twee verschillende enzymen en een membraantransporter. Deze drie genen worden, onder invloed van een regulerend eiwit dat ook in het operon gecodeerd ligt, afgeschreven tot één messenger-RNA. Dit mRNA wordt polycistronisch genoemd (de term cistron is afkomstig uit de complementatie-test en is equivalent met gen). De genen van een polycistronisch mRNA ondergaan wel onafhankelijk van elkaar de translatie. Elk gen heeft zijn eigen initiatiesequentie waar het ribosoom aan bindt.

Men heeft altijd aangenomen dat de polycistronische mRNAs bij Eukaryota verdwenen zijn. De reden is dat bij eukaryoten het ribosoom de 5’-zijde van het mRNA herkent, waar een deksel (“cap”) op gezet is. Maar toen vanaf 1995 steeds meer complete genoomsequenties bekend werden bleek dat ook bij sommige eukaryoten polycistronische mRNAs voorkomen. Allereerst werd dit gerapporteerd voor de nematode worm Caenorhabditis elegans in 1995. Zelfs 20% van de genen zou in operons georganiseerd zijn. De samengestelde mRNAs worden via een speciale vorm van splicing (trans-splicing) geknipt in afzonderlijke mRNAs. Ook bij insecten (Drosophila en Tribolium) zijn polycistronische mRNAs gevonden. Daar zijn het veelal korte sequenties die een regulerende functie hebben bij de translatie.