Kľúčový rozdiel – Operon a Regulon
Operón je funkčná jednotka DNA v prokaryotoch, ktorá pozostáva z niekoľkých génov, ktoré sú regulované jedným promótorom a operátorom. Regulón je funkčná genetická jednotka, ktorá sa skladá z nespojitej skupiny génov regulovaných jednou regulačnou molekulou. Kľúčový rozdiel medzi Operonom a Regulonom je súvislá alebo nesúvislá povaha génov. Génový zhluk operónu je umiestnený súvisle, zatiaľ čo gény regulónu môžu byť umiestnené nesúvisle.
Regulácia génovej expresie u prokaryotov a eukaryotov prebieha s použitím rôznych mechanizmov. Prokaryoty používajú koncept operónu na reguláciu svojej génovej expresie, zatiaľ čo eukaryoty používajú na reguláciu génov koncept regulónu.
Čo je to operón?
Operóny sa vyskytujú prevažne a primárne v prokaryotoch, aj keď existujú veľmi nedávne objavy, kde boli operóny pozorované u niektorých eukaryotov vrátane háďatiek (C. elegans). Operón sa skladá z niekoľkých génov, ktoré sú regulované spoločným promótorom a spoločným operátorom. Operón je regulovaný represormi a induktormi. Operóny teda možno klasifikovať hlavne ako indukovateľné operóny a represívne operóny. Preto, keďže operón pozostáva z viacerých génov, po dokončení transkripcie z neho vznikne polycistronická mRNA.
U prokaryotov sú študované dva hlavné operóny; indukovateľný Lac operón a represívny Trp operón. Štruktúra operónu sa typicky študuje s ohľadom na lac operón. Lac operón sa skladá z promótora, operátora a troch génov, konkrétne Lac Z, Lac Y a Lac A. Tieto tri gény kódujú tri enzýmy, ktoré sa podieľajú na metabolizme laktózy v mikróboch. Lac Z kódy pre Beta-galaktozidázu, Lac Y kódy pre Beta – galaktozid permeázu a Lac A kódy pre Beta – galaktozid transacetylázu. Všetky tri enzýmy pomáhajú pri degradácii a transporte laktózy. V prítomnosti laktózy sa teda vytvorí zlúčenina alolaktóza, ktorá sa viaže na lac represor, čo umožňuje priebeh RNA polymerázy a výsledkom je transkripcia génov. V neprítomnosti laktózy sa lac represor viaže na operátor, čím blokuje aktivitu RNA polymerázy. Nie je teda syntetizovaná žiadna mRNA. Lac operón teda pôsobí ako indukovateľný operón, kde operón je funkčný, keď je prítomný substrát laktóza.
Na porovnanie, trp operón je represívny operón. Trp operón kóduje päť enzýmov potrebných pri syntéze tryptofánu, ktorý je esenciálnou aminokyselinou. Aktivita trp operónu je teda aktívna po celý čas. Keď je nadbytok tryptofánu, operón je inhibovaný, teda známy ako represívny operón. To bude mať za následok inhibíciu produkcie tryptofánu, kým sa nedosiahne homeostatický stav.
Obrázok 01: Operón
Preto sa lac operón aj trp operón podieľajú na génovej regulácii, a tým sa podieľajú na zachovaní energie buniek a udržiavaní presnosti bunkových aktivít na molekulárnej úrovni.
Čo je Regulon?
Regulóny boli predtým identifikované aj v baktériách, kde sa zhluk operónov nazýval regulón. V súčasnosti je regulón fragment DNA alebo genetická jednotka, ktorá je pod kontrolou spoločného regulačného génu. Preto sa viac ako promótor a operátor podieľa na expresii génu regulónu nový regulačný gén. Toto je teraz pozorované prevažne u eukaryotov. Genetická jednotka sa skladá z nespojitej skupiny génov. Preto tieto gény nie sú umiestnené v špecifickom, určitom poradí a môžu byť distribuované v celom genóme eukaryot.
Obrázok 02: Regulon
V prokaryotických baktériách sa Regulon označuje ako skupina operónov pôsobiacich spoločne. Regulon je hlavne kategorizovaný ako modulón alebo stimulón. Modulon reaguje na všetky typy stresov a podmienok, zatiaľ čo stimulon reaguje len na zmeny prostredia alebo podnety. Prokaryotické príklady Regulonu sa pozorujú pri regulácii fosfátov a pri regulácii odpovedí na stres z tepelného šoku prostredníctvom sigma faktorov. V eukaryotoch sa tieto regulóny podieľajú na riadení translácie prostredníctvom väzby translačných faktorov, ktoré buď indukujú alebo inhibujú translačný proces v eukaryotoch.
Aké sú podobnosti medzi Operonom a Regulonom?
- Operon aj Regulon sa podieľajú na regulácii génovej expresie.
- Operon aj Regulon sa skladajú z DNA.
- Operon aj Regulon sú regulované induktormi, represormi alebo stimulátormi.
Aký je rozdiel medzi Operonom a Regulonom?
Operon vs Regulon |
|
| Operón je funkčná jednotka DNA v prokaryotoch, ktorá pozostáva z niekoľkých génov, ktoré sú regulované jedným promótorom a operátorom. | Regulón je funkčná genetická jednotka, ktorá sa skladá z nespojitej skupiny génov, ktoré sú regulované jedinou regulačnou molekulou. |
| Nájdené v | |
| Prevažne operóny sa nachádzajú v prokaryotoch. | Prevažne regulóny sa nachádzajú v eukaryotoch. |
| Génové usporiadanie | |
| Gény sú usporiadané súvislým spôsobom v operóne. | Gény nie je potrebné usporiadať súvislým spôsobom v regulone. Môžu byť usporiadané nesúvisle pre reguláciu. |
| Typy | |
| Operóny sú dva typy; indukovateľné alebo potlačiteľné. | Regulóny môžu byť modulon alebo stimulon. |
| Príklady | |
| trp -operon, ara -operon, his – operon, vol –operon sú príklady pre operóny. | Ada regulón, CRP regulón a FNR regulón sú príklady pre regulóny. |
Zhrnutie – Operon vs. Regulon
Operóny sú regulóny, ktoré sa podieľajú na regulácii génovej expresie. Hoci oba tieto regulačné mechanizmy boli spočiatku pozorované u prokaryotov, potom sa zistilo, že regulóny sú prevažne prítomné v eukaryotoch. Zistilo sa, že majú regulačnú úlohu pri transkripcii a translácii eukaryotického génu. Operóny sú hlavne buď indukovateľné alebo represívne. Skladajú sa zo skupiny génov obsahujúcich jeden promótor a jeden operátor, zatiaľ čo v regulóne sa regulačný gén podieľa na riadení súboru nesúvislých génov v eukaryotoch. Toto je rozdiel medzi operónom a regulónom.
