Kľúčový rozdiel – indukovateľný a potlačiteľný operón
Operón je funkčná jednotka genómovej DNA obsahujúca zhluk génov pod kontrolou jediného promótora. Génová regulácia sa dosahuje riadením operónu prostredníctvom indukcie alebo represie. Operóny sú dvoch typov: indukovateľné operóny a represívne operóny. Inducibilný operón je typ operónu, ktorý sa aktivuje substrátovou chemikáliou, t.j. induktorom. V potlačiteľnom operóne sa regulácia vykonáva chemickou látkou známou ako korepresor, ktorý je normálne konečným produktom tejto konkrétnej metabolickej dráhy. Toto je kľúčový rozdiel medzi indukovateľnými a represívnymi operónmi.
Čo sú operóny?
Operón je zhluk štrukturálnych génov, ktorý je exprimovaný alebo riadený jedným promótorom a je považovaný za funkčnú jednotku genómovej DNA. V operóne sú tri zložky. Sú to promótor, operátor a gény. Genetické kódy génov sa konvertujú na sekvencie mRNA procesom nazývaným transkripcia. Operón produkuje jednu jednotku sekvencií mRNA, ktoré sa neskôr prekladajú do samostatných proteínov, väčšinou enzýmov zapojených do metabolických dráh. Spočiatku boli operóny objavené v prokaryotoch, ale neskôr sa našli aj v eukaryotoch. Prokaryotické a eukaryotické operóny vedú ku genéze polycistrónnych mRNA a monocistrónnych mRNA. Operóny možno nájsť aj na bakteriofágoch (baktérie infikujúce vírusy).
Čo sú indukovateľné operóny?
Indukovateľný operón je génový systém, ktorý kóduje ekvivalentné množstvo enzýmov spojených s katabolickou cestou. Je indukovateľný, keď metabolit/substrát v tejto dráhe aktivuje transkripciu génov, ktoré kódujú konkrétne enzýmy. Táto aktivácia môže byť spôsobená represorom, keď je deaktivovaný alebo spolupracuje. Indukovateľný operón je zapnutý induktorom. Indukovateľný operón pozostáva zo zložiek, ako sú štruktúrne gény, operátorový gén, promótorový gén, regulačný gén, represor a induktor. Indukovateľné operóny pozostávajú z jedného alebo viacerých štruktúrnych génov. Lac operón je najlepším príkladom indukovateľného operónu.
Obrázok 01: Indukovateľný operón – Lac Operaron
Obsahuje tri štruktúrne gény; Z, Y a A, ktoré transkribujú mRNA a prekladajú mRNA na tri enzýmy galaktozidázu, laktózovú permeázu a transacetylázu. Operátorový gén sa nachádza v blízkosti štrukturálnych génov, pričom kontroluje ich fungovanie.
Čo sú represívne operóny?
Potlačiteľný operón je regulovaný v prítomnosti chemickej látky známej ako korepresor. Korepresor je vždy konečným produktom metabolickej dráhy. V prítomnosti korepresora sa hovorí, že operón je vypnutý. Tryptofánový operón (trp operón) je príkladom represívneho operónu. V trp operóne sú zahrnuté štrukturálne gény, regulačný gén, operátorový gén, promótorový gén a korepresor. trp operón pozostáva z piatich štruktúrnych génov, ktoré prepisujú mRNA, ktoré sa neskôr preložia a zakódujú pre proteíny, ktoré fungujú ako enzýmy.
Obrázok 02: Represorový operón – tryptofánový operón
Štrukturálne gény sú regulované špecifickými operátorovými génmi prítomnými ako súčasť trp operónu. Korepresor je produkovaný ako konečný produkt prostredníctvom metabolickej dráhy, ktorá prebieha v bunke alebo môže vstúpiť do bunky zvonku. Koncentrácia korepresora je priamo úmerná regulácii transkripcie v bunke. So zvyšovaním koncentrácie korepresora sa vytvára komplex apo-represor a korepresor. Apo represor je proteín a je kódovaný regulačným génom prítomným v operóne. Tento komplex sa viaže na oblasť operátora a zastavuje transkripciu štruktúrnych génov. Počas nízkej hladiny korepresorových koncentrácií je zabránené spojeniu apo-represorového a operátorového génu. To umožňuje pokračovanie tvorby korepresora. Apo-represorový a korepresorový komplex sa spojí s operátorovým génom a vypne génovú expresiu. To zabraňuje procesu transkripcie a tým zastavuje syntézu enzýmov.
Aké sú podobnosti medzi indukovateľným a potlačiteľným operónom?
- Indukovateľné a potlačiteľné operóny obsahujú štrukturálne gény s podobnými funkciami a sú riadené jedným promótorom.
- Oba typy operónov pozostávajú zo systému negatívnej regulácie, ktorý je riadený represorom.
- Represor je kódovaný regulačnými génmi prítomnými v dvoch operónoch a akonáhle je represor pripojený k operátorovi, zabraňuje transkripcii.
Aký je rozdiel medzi indukovateľným a potlačiteľným operónom?
Indukovateľný verzus potlačiteľný operón |
|
| V indukovateľných operónoch sú gény vypnuté, kým špecifický metabolit neaktivuje represor. | V potlačiteľných operónoch sú gény udržiavané zapnuté, kým sa represor neaktivuje špecifickým metabolitom. |
| Metabolická dráha | |
| Indukovateľné operóny fungujú v katabolických dráhach. | Potlačiteľné operóny fungujú v anabolických dráhach. |
| syntéza enzýmov | |
| Živiny využívané v dráhe aktivujú syntézu enzýmov. | Produkciu vypínajú koncové produkty dráhy, ktoré potláčajú syntézu enzýmov. |
| Príklady | |
| Lac operón je indukovateľný operón. | Trp operón je potlačiteľný operón. |
Zhrnutie – Indukovateľný verzus potlačiteľný operón
Operón je zhluk génov, ktorý je riadený jedným promótorom. Sú to dva typy operónov podľa funkcií, ktoré vykonávajú. Sú to indukovateľné operóny a represívne operóny. Indukovateľný operón je regulovaný substrátom prítomným v metabolickej dráhe, zatiaľ čo represívny operón je regulovaný prítomnosťou konečného metabolického produktu známeho ako korepresor. Toto je hlavný rozdiel medzi indukovateľným a represorovým operónom.
Stiahnuť PDF verziu Inducible vs Repressible Operon
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu Rozdiel medzi indukovateľným a potlačiteľným operónom.
