Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Operon και Regulon

Η κύρια διαφορά μεταξύ οπερονίου και regulon είναι ότι τα γονίδια ενός οπερονίου εμφανίζονται στο γονιδίωμα συνεχόμενα, ενώ τα γονίδια σε ένα regulon εμφανίζονται σε διαφορετικές θέσεις εντός του γονιδιώματος. Επιπλέον, ένα οπερόνιο αποτελείται από ένα σύνολο λειτουργικά σχετιζόμενων γονιδίων ενώ ένα regulon μπορεί να αποτελείται από πολλά οπερόνια.

Το οπερόνιο και το regulon είναι δύο τύποι συστάδων γονιδίων στο προκαρυωτικό γονιδίωμα. Ένας κοινός ρυθμιστικός μηχανισμός είναι υπεύθυνος για τη ρύθμιση κάθε τύπου συστάδων γονιδίων.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται 

1. Τι είναι το Operon
     – Ορισμός, Τύπος συμπλεγμάτων, Σημασία
2. Τι είναι το Regulon
     – Ορισμός, Τύπος συμπλεγμάτων, Παραδείγματα
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ Operon και Regulon
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Operon και Regulon
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι 

Σύστημα γονιδίων, Οπερόνιο, Δομή Προκαρυωτικού Γονιδιώματος, Ρυθμιστικοί Μηχανισμοί, Regulon

Τι είναι το Operon 

Το οπερόνιο είναι μια ομάδα γονιδίων των οποίων η έκφραση ρυθμίζεται συντεταγμένα. Το πιο σημαντικό είναι ότι τα γονίδια στο οπερόνιο εμφανίζονται συνεχόμενα στο γονιδίωμα. Επομένως, η μεταγραφή ενός οπερονίου οδηγεί σε ένα μόνο μόριο mRNA, το οποίο είναι πολυκιστρονικό. Αυτό σημαίνει ότι όλα τα γονίδια σε ένα οπερόνιο μεταγράφονται σε ένα μόνο μόριο mRNA. Επομένως, η μετάφραση αυτού του πολυκιστρονικού mRNA παράγει αρκετές πρωτεΐνες που σχετίζονται λειτουργικά.

Εικόνα 1:Δομικά στοιχεία του οπερονίου Lac

Η κύρια σημασία της ομαδοποίησης των λειτουργικά σχετιζόμενων γονιδίων σε οπερόνια είναι η ικανότητα ρύθμισης αυτής της γονιδιακής ομάδας μαζί κάτω από έναν μόνο υποκινητή. Αυτός είναι ο λόγος που μεταγράφονται μαζί. Επίσης, ένα συγκεκριμένο οπερόνιο αποτελείται από έναν μόνο ενισχυτή ή καταστολέα. Έτσι, ένα συγκεκριμένο οπερόνιο μπορεί να είναι είτε επαγώγιμο είτε κατασταλτικό. Το Λακ  οπερόνιο, το οποίο είναι επαγώγιμο οπερόνιο, και Trp Το οπερόνιο, το οποίο είναι ένα κατασταλτικό οπερόνιο, είναι τόσο πολυμελετημένα οπερόνια στο προκαρυωτικό γονιδίωμα.

Τι είναι το Regulon 

Ένα regulon είναι μια ομάδα γονιδίων ή οπερονίων που ρυθμίζονται από έναν μόνο ρυθμιστικό μηχανισμό. Ο παράγοντας που ευθύνεται για αυτή τη ρύθμιση είναι ένας παράγοντας μεταγραφής, ο οποίος είναι μια ρυθμιστική πρωτεΐνη. Εδώ, αυτά τα οπερόνια ή τα γονίδια εμφανίζονται σε διαφορετικές θέσεις στο γονιδίωμα. Όμως, καθένα από αυτά περιέχει μια κοινή θέση δέσμευσης ρυθμιστικού στοιχείου ή έναν προαγωγέα, που βοηθά στην ταυτόχρονη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Είναι σημαντικό ότι όλα τα γονιδιακά προϊόντα αυτών των οπερονίων σχετίζονται λειτουργικά.

Εικόνα 2:Δομικά στοιχεία του Κανονισμού για την Απόκριση SOS

Τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη βιοσύνθεση της αργινίνης στα προκαρυωτικά σχηματίζουν ένα regulon. Αποτελείται από 9 γονίδια, συγκεντρωμένα σε 2 οπερόνια και 3 μεμονωμένα γονίδια. Κάθε μία από τις 5 μονάδες μεταγραφής περιέχει μεμονωμένους προαγωγείς. Ωστόσο, μοιράζονται έναν κοινό τελεστή, ο οποίος είναι ένας reprosser. Ένας άλλος ρυθμιστής σε προκαρυώτες υπεύθυνος για την απόκριση SOS που εκφράζεται παρουσία βλάβης στο DNA.

Ένα modulon  αναφέρεται σε ένα σύνολο ρυθμιστών ικανών να παράγουν αλλαγές ως απάντηση στο στρες. Ωστόσο, καθώς αυτό περιλαμβάνει πολλούς κανονισμούς, χρησιμοποιούνται αρκετοί ρυθμιστικοί μηχανισμοί για τη ρύθμιση της απόκρισης. Από την άλλη πλευρά, ένα ερέθισμα  αναφέρεται σε ένα σύνολο γονιδίων που εκφράζονται ως απόκριση στα συγκεκριμένα περιβαλλοντικά ερεθίσματα.

Ομοιότητες μεταξύ Operon και Regulon 

• Το οπερόνιο και το regulon είναι δύο τύποι δομών γονιδιώματος στο προκαρυωτικό γονιδίωμα.
• Και τα δύο αποτελούνται από ομάδες γονιδίων που ρυθμίζονται από έναν μόνο ρυθμιστικό μηχανισμό. Και τα δύο συστήματα μοιράζονται έναν κοινό χειριστή.
• Επίσης, και τα δύο παράγουν λειτουργικά σχετιζόμενα γονιδιακά προϊόντα.

Διαφορά μεταξύ Operon και Regulon 

Ορισμός 

Το οπερόνιο αναφέρεται σε μια μονάδα γενετικού υλικού που λειτουργεί με συντονισμένο τρόπο μέσω ενός τελεστή, ενός προαγωγέα και δομικών γονιδίων που μεταγράφονται μαζί ενώ ένα regulon αναφέρεται σε μια ομάδα γονιδίων που ρυθμίζονται από το ίδιο ρυθμιστικό μόριο και μπορεί να εντοπίζονται μη συνεχόμενα στο γονιδίωμα. Αυτό περιέχει την κύρια διαφορά μεταξύ οπερονίου και regulon.

Εμφάνιση 

Όπου εμφανίζονται, τα χαρακτηριστικά μιας διαφοράς μεταξύ οπερονίου και regulon. Αυτό είναι; τα οπερόνια εμφανίζονται στο προκαρυωτικό γονιδίωμα ενώ τα ρυθμόνια εμφανίζονται τόσο στο προκαρυωτικό όσο και στο ευκαρυωτικό γονιδίωμα.

Τοποθεσία 

Μπορούμε επίσης να εντοπίσουμε μια διαφορά μεταξύ οπερονίου και ρυθμιστικού με βάση την τοποθεσία. Τα γονίδια ενός οπερονίου εμφανίζονται συνεχόμενα σε μια συγκεκριμένη θέση του γονιδιώματος, ενώ τα γονίδια ενός regulon εμφανίζονται σε διαφορετικές θέσεις εντός του γονιδιώματος.

Σημασία 

Μια άλλη διαφορά μεταξύ του οπερονίου και του regulon είναι ότι ένα οπερόνιο αποτελείται από ένα σύνολο λειτουργικά σχετιζόμενων γονιδίων ενώ ένα regulon μπορεί να αποτελείται από πολλά οπερόνια ή πολλαπλά γονίδια.

Κανονισμός 

Επιπλέον, ένα οπερόνιο συνρυθμίζεται ενώ ένας μεμονωμένος παράγοντας μεταγραφής ρυθμίζει ένα regulon.

Υποστηρικτής 

Ένα οπερόνιο ρυθμίζεται κάτω από έναν μόνο προαγωγέα ενώ κάθε μονάδα μεταγραφής ενός regulon περιλαμβάνει έναν μεμονωμένο υποκινητή. Επομένως, αυτή είναι μια άλλη διαφορά μεταξύ του οπερονίου και του regulon.

mRNA 

Επιπλέον, ένα οπερόνιο παράγει ένα μοναδικό, πολυκιστρονικό mRNA με μεταγραφή, ενώ κάθε μεταγραφική μονάδα ενός regulon παράγει ξεχωριστά mRNA, τα οποία μπορεί να είναι είτε πολυκιστρονικά είτε μονοκιστρονικά.

Παραδείγματα 

Λακ οπερόνιο και Trp Το οπερόνιο είναι δύο παραδείγματα οπερονίων, ενώ μερικά από τα προκαρυωτικά οπερόνια είναι ρυθμιστικά υπεύθυνα για τη βιοσύνθεση αργινίνης και την απόκριση SOS.

Συμπέρασμα 

Ένα οπερόνιο είναι ένα σύμπλεγμα γονιδίων που ρυθμίζονται κάτω από έναν μόνο υποκινητή. Αυτά τα γονίδια εμφανίζονται με συνεχόμενο τρόπο στο γονιδίωμα. Ως εκ τούτου, παράγει ένα πολυκιστρονικό μόριο mRNA με μεταγραφή. Από την άλλη πλευρά, ένα regulon είναι μια ομάδα οπερονίων ή γονιδίων. Εδώ, κάθε μεταγραφική μονάδα βρίσκεται κάτω από έναν μεμονωμένο προαγωγέα και βρίσκονται σε διαφορετικές θέσεις στο γονιδίωμα. Εν τω μεταξύ, όλα τα γονιδιακά προϊόντα ενός οπερονίου ή ενός regulon σχετίζονται λειτουργικά. Εν συντομία, η κύρια διαφορά μεταξύ οπερονίου και regulon είναι η θέση στο γονιδίωμα και ο τύπος της μεταγραφικής μονάδας.

Αναφορά:

1. «Γονιδιακή ρύθμιση:Θεωρία όπερον». Lumen Microbiology, Openstax|Lumnen Learning, Διαθέσιμο εδώ
2. Zhang, Han, et αϊ. «Γονιδιακή Διάταξη Ρεγουλονίων σε Βακτηριακά Γονιδιώματα». PLOS ONE, Public Library of Science, 3 Ιανουαρίου 2012, Διαθέσιμο εδώ

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Lac operon-2010-21-01" Από Lac_operon.png:G3proderivative work:Tereseik (συζήτηση) – Lac_operon.png (CC BY 2.0) μέσω Commons Wikimedia  
2. "Sos answer 2" Από Ragavi , Prathyusha – Δημιουργήθηκε μόνος του (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia