Klíčový rozdíl – indukovatelný vs. potlačitelný operon
Operon je funkční jednotka genomové DNA obsahující shluk genů pod kontrolou jediného promotoru. Genové regulace je dosaženo řízením operonu pomocí indukce nebo represe. Operony jsou dvou typů: indukovatelné operony a potlačitelné operony. Inducibilní operon je typ operonu, který se spouští chemickou látkou substrátu, tj. induktorem. V potlačitelném operonu je regulace prováděna chemickou látkou známou jako korepresor, která je normálně konečným produktem této konkrétní metabolické dráhy. Toto je klíčový rozdíl mezi indukovatelnými a potlačitelnými operony.
Co jsou operony?
Operon je shluk strukturních genů, který je exprimován nebo řízen jedním promotorem a je považován za funkční jednotku genomové DNA. V operonu jsou tři složky. Jsou to promotor, operátor a geny. Genetické kódy genů se převádějí na sekvence mRNA procesem zvaným transkripce. Operon produkuje jednu jednotku sekvencí mRNA, které jsou později přeloženy do samostatných proteinů, většinou enzymů zapojených do metabolických drah. Zpočátku byly operony objeveny u prokaryot, ale později byly nalezeny i u eukaryot. Prokaryotické a eukaryotické operony vedou ke vzniku polycistronních mRNA a monocistronních mRNA. Operony lze také nalézt na bakteriofágách (bakterie infikující viry).
Co jsou indukovatelné operony?
Inducibilní operon je genový systém, který kóduje ekvivalentní množství enzymů spojených s katabolickou cestou. Je indukovatelný, když metabolit/substrát v této dráze aktivuje transkripci genů, které kódují konkrétní enzymy. Tato aktivace může být způsobena represorem, když je deaktivován nebo spolupracuje. Indukovatelný operon je zapínán induktorem. Inducibilní operon se skládá ze složek, jako jsou strukturální geny, operátorový gen, promotorový gen, regulační gen, represor a induktor. Indukovatelné operony se skládají z jednoho nebo více strukturních genů. Operon lac je nejlepším příkladem indukovatelného operonu.
Obrázek 01: Indukovatelný operon – Lac Operaon
Obsahuje tři strukturální geny; Z, Y a A, které transkribují mRNA a překládají mRNA na tři enzymy galaktosidáza, laktóza permeáza a transacetyláza, v daném pořadí. Operátorský gen se nachází v sousedství strukturálních genů, zatímco řídí jejich fungování.
Co jsou potlačitelné operony?
Represibilní operon je regulován v přítomnosti chemické látky známé jako korepresor. Korepresor je vždy konečným produktem metabolické dráhy. V přítomnosti korepresoru se říká, že operon je vypnutý. Tryptofanový operon (trp operon) je příkladem potlačitelného operonu. V trp operonu jsou zahrnuty strukturální geny, regulační gen, operátorový gen, promotorový gen a korepresor. trp operon se skládá z pěti strukturních genů, které přepisují mRNA, které se později překládají a kódují pro proteiny, které fungují jako enzymy.
Obrázek 02: Represorový operon – tryptofanový operon
Strukturní geny jsou regulovány specifickými operátorovými geny přítomnými jako součást trp operonu. Korepresor je produkován jako konečný produkt prostřednictvím metabolické dráhy, která probíhá uvnitř buňky nebo může do buňky vstupovat zvenčí. Koncentrace korepresoru je přímo úměrná regulaci transkripce v buňce. Se zvyšováním koncentrace korepresoru se tvoří apo-represor a korepresorový komplex. Apo represor je protein a je kódován regulačním genem přítomným v operonu. Tento komplex se váže na operátorovou oblast a zastavuje transkripci strukturních genů. Během nízké hladiny korepresorových koncentrací je zabráněno spojení apo-represorového a operátorového genu. To umožňuje pokračování tvorby korepresoru. Apo-represorový a korepresorový komplex se spojí s operátorovým genem a vypne genovou expresi. To zabraňuje procesu transkripce a tím zastavuje syntézu enzymů.
Jaké jsou podobnosti mezi indukovatelným a potlačitelným operonem?
- Indukovatelné a potlačitelné operony obsahují strukturní geny s podobnými funkcemi a jsou řízeny jediným promotorem.
- Oba typy operonů se skládají ze systému negativní regulace, který je řízen represorem.
- Represor je kódován regulačními geny přítomnými ve dvou operonech, a jakmile je represor připojen k operátoru, zabraňuje transkripci.
Jaký je rozdíl mezi indukovatelným a potlačitelným operonem?
Indukovatelný vs Represibilní operon |
|
| U indukovatelných operonů jsou geny udržovány vypnuté, dokud specifický metabolit neaktivuje represor. | U potlačitelných operonů jsou geny udržovány zapnuté, dokud není represor aktivován specifickým metabolitem. |
| Metabolická cesta | |
| Indukovatelné operony fungují v katabolických drahách. | Potlačitelné operony fungují v anabolických drahách. |
| syntéza enzymů | |
| Živiny využívané v dráze aktivují syntézu enzymů. | Produkce je vypnuta koncovými produkty dráhy, které potlačují syntézu enzymů. |
| Příklady | |
| Lac operon je indukovatelný operon. | Trp operon je potlačitelný operon. |
Shrnutí – Inducibilní vs Represibilní operon
Operon je shluk genů, který je řízen jedním promotorem. Jsou to dva typy operonů podle funkcí, které vykonávají. Jsou to indukovatelné operony a represibilní operony. Indukovatelný operon je regulován substrátem přítomným v metabolické dráze, zatímco represibilní operon je regulován přítomností konečného metabolického produktu známého jako korepresor. Toto je hlavní rozdíl mezi indukovatelným a represorovým operonem.
Stáhnout PDF verzi Inducible vs Repressible Operon
Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro offline účely podle citace. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi indukovatelným a potlačitelným operonem.
