Gen

Gen, Untereinheit des Genoms einer Zelle oder eines Virus; molekulargenetisch als Transkriptionseinheit definiert, die einem Funktionsabschnitt auf der DNA (bei einigen Viren RNA) entspricht. Man unterscheidet Strukturg., die transkribiert und translatiert und somit in Polypeptide überschrieben werden, und G., die die Synthese von tRNA und rRNA, bei Eukaryoten auch die von weiteren RNAs, steuern und dafür nur transkribiert werden. Jedes G. ist durch eine spezifische Basensequenz charakterisiert; seine Information beruht auf dem genetischen Code. Ein Eukaryoteng. umfasst etwa 4000–8000 Nucleotide (kann auch wesentlich länger sein), ein Prokaryoteng. etwa 1000 Nucleotide. Ein Genom kann einige (Viren), Tausende (Prokaryota) oder Zehntausende bis Hunderttausende (Säuger) von G. umfassen. Der größte Teil der G. befindet sich auf den Chromosomen des Zellkerns bzw. im Bakterienchromosom, nur ein kleiner Teil liegt als extrachromosomale DNA (in Mitochondrien, Plastiden, Plasmiden) vor. Durch Rekombinationsvorgänge werden G. verlagert und neu kombiniert. Wegen ihrer Lage in Koppelungsgruppen auf den Chromosomen werden bestimmte G. häufig nur in Verbindung mit anderen vererbt (G.koppelung). Beim crossing-over kann es auch zwischen Koppelungsgruppen zu einem G.austausch kommen. Ein Merk-

mal (Phän) wird nicht direkt von einem G. gesteuert, die Merkmalsausprägung steht vielmehr am Ende einer Reihe von Stoffwechselreaktionen, die durch Enzyme, also G.produkte, gesteuert werden. Da das codierte Polypeptid zwar häufig, aber nicht immer ein Enzym ist, gilt statt der jahrzehntelang gebräuchlichen Ein-G.-ein-Enzym-Hypothese heute die Ein-G.- ein-Polypeptid-Hypothese. In den meisten Fällen liegen einem Merkmal mehrere G. zugrunde (Polygenie), z.B. wird die Augengestaltung und -farbe bei Drosophila von 50 G. gesteuert. Häufig liegt auch Pleiotropie (Polyphänie) vor, d.h. ein G. beeinflusst mehrere Merkmale, indem das vom G. gebildete Enzym verschiedene Reaktionsketten in Gang setzt. Pseudog. sind funktionslos gewordene G., die nicht mehr transkribiert und translatiert werden. Eukaryoten haben innerhalb ihrer meisten G. nichtcodierende Bereiche, sog. Introns, die zwar transkribiert, aber vor der Translation herausgeschnitten werden. Die codierenden Bereiche eines Eukaryoteng. heißen Exons. Aus einer hnRNA werden die Introns im Verlauf des Processings durch Spleißen herausgeschnitten, sodass die fertige mRNA nur die verknüpften Exons enthält.