Monocistronität

Monocistronität bezeichnet die Eigenschaft einer mRNA, nur eine einzige kodierende Sequenz (ORF) zu enthalten, die zu einem einzelnen Polypeptid translatiert wird. Sie steht im Gegensatz zur Polycistronität, bei der eine mRNA mehrere ORFs umfasst und mehrere Proteine kodiert.

In der Praxis ist Monocistronität besonders typisch für Eukaryoten: Die meisten eukaryotischen mRNAs tragen eine einzige Translationseinheit und werden in der Regel cap-abhängig durch Scannen des Ribosoms vom 5'-Ende aus translatiert. Dies erleichtert eine präzise Regulation der Genexpression auf Ebene der einzelnen Proteine. In Prokaryoten dagegen sind Polycistronen häufig: Operons wie das lac-Operon produzieren eine polycistronische mRNA, aus der mehrere Gene hintereinander translatiert werden können. Die translationale Initiation erfolgt oft durch Shine-Dalgarno-Sequenzen, die für jeden ORF eigenständig die Ribosomenrekrutierung ermöglichen.

Ausnahmen und Feinheiten gibt es dennoch: Einige Organellen, insbesondere Mitochondrien und Chloroplasten, können polycistronische Transkripte erzeugen, die dann in einzelne Proteine verarbeitet werden. Auch in bestimmten Viren oder in speziellen Regulierungskontexten können mehr als ein Protein durch eine einzige Transkriptions-Einheit effizient exprimiert werden. Zudem können eukaryotische mRNAs durch upstream open reading frames (uORFs) oder durch alternative globale Transkriptions- und Splicing-Muster zusätzliche regulationelle Komplexität aufweisen, ohne die primäre Monocistronität der Haupt-ORF zu gefährden.

Zusammenfassend beschreibt Monocistronität das primäre Muster der mRNA-Architektur in den meisten Eukaryoten, während Prokaryoten häufig polycistronische Bereitstellung aufweisen.