polycistronisch

Polycistronisch bezeichnet in der Molekularbiologie eine Eigenschaft von mRNA, die mehrere Cistrons enthält und damit mehrere Proteine codiert. Typisch ist dies in Prokaryoten, insbesondere in Bakterien und Archaeen, wo Gene oft in Operons zu einer einzigen Transkriptionseinheit zusammengefasst sind.

Eigenschaften und Mechanismus: Eine polycistronische mRNA trägt mehrere Startsignale (in Bakterien meist Shine-Dalgarno-Sequenzen) vor jedem Cistron, sodass Ribosomen an mehreren Stellen der gleichen Transkription ansetzen und unabhängige Polypeptide synthetisieren. Die Koordination der Expression erfolgt primär durch die Transkriptionsregulation des Operons; zusätzliche Mechanismen wie translationales Coupling oder Terminatorstrukturen können die Expression der nachfolgenden Gene beeinflussen.

Vorkommen und Ausnahmen: Polycistronische Transkripte treten vor allem in prokaryotischen Organismen auf. In Eukaryoten sind polycistronische mRNA-Transkripte selten; einige Ausnahmen finden sich in chloroplastischen und mitochondriale Genomen. In manchen Organismen wie bestimmten Nematoden können operon-ähnliche Strukturen existieren, deren Transkripte anschließend translational weiter verarbeitet werden.

Beispiele: Berühmte Beispiele sind das Lac-Operon und das Trp-Operon in Escherichia coli, die mehrere Gene in einem einzigen Transkript bündeln und so eine koordinierte Produktion der entsprechenden Enzyme ermöglichen.

Bedeutung: Polycistronische Transkripte ermöglichen eine effiziente, koordinierte Expression funktionell verwandter Gene und sparen regulatorische Ressourcen. In der Biotechnologie werden polycistronische Ausdruckssysteme genutzt, um mehrere Proteine aus einem einzigen Transkript zu erzeugen, etwa in rekombinanten Vektoren.