Belangrijk verschil – Operon vs Regulon
Het operon is een functionele DNA-eenheid in prokaryoten en bestaat uit verschillende genen die worden gereguleerd door een enkele promotor en een operator. Regulon is een functionele genetische eenheid die is samengesteld uit een niet-aangrenzende groep genen die worden gereguleerd door een enkel regulerend molecuul. Het belangrijkste verschil tussen de Operon en de Regulon is de aaneengesloten of niet-aaneengesloten aard van genen. Gencluster van een operon is aaneengesloten gelokaliseerd, terwijl de genen van een regulon niet-aangrenzend kunnen worden gelokaliseerd.
Regulering van genexpressie in prokaryoten en eukaryoten vindt plaats met behulp van verschillende mechanismen. Prokaryoten gebruiken het concept van operon om hun genexpressie te reguleren, terwijl eukaryoten het concept van een regulon gebruiken voor hun genregulatie.
Wat is een operon?
Operons worden voornamelijk en voornamelijk aangetroffen in prokaryoten, hoewel er zeer recente ontdekkingen zijn waarbij operons werden gezien in sommige eukaryoten, waaronder nematoden (C. elegans). Een operon is samengesteld uit verschillende genen die worden gereguleerd door een gemeenschappelijke promotor en een gemeenschappelijke operator. Het operon wordt gereguleerd door repressoren en inductoren. De operons kunnen dus voornamelijk worden geclassificeerd als induceerbare operons en onderdrukbare operons. Daarom, aangezien het operon uit meerdere genen bestaat, geeft het aanleiding tot een polycistronisch mRNA na voltooiing van de transcriptie.
Er zijn twee belangrijke operons bestudeerd in prokaryoten; het induceerbare Lac-operon en het onderdrukbare Trp-operon. De structuur van een operon wordt typisch bestudeerd met betrekking tot het lac-operon. Het lac-operon is samengesteld uit een promotor, operator en drie genen, namelijk Lac Z, Lac Y en Lac A. Deze drie genen coderen voor drie enzymen die betrokken zijn bij het lactosemetabolisme in microben. Lac Z codeert voor bèta-galactosidase, Lac Y codeert voor bèta-galactosidepermease en Lac A codeert voor bèta- galactosidetransacetylase. Alle drie de enzymen helpen bij de afbraak en het transport van lactose. Zo wordt in de aanwezigheid van lactose de verbinding allolactose gevormd die bindt aan de lac-repressor, waardoor de werking van RNA-polymerase kan voortgaan en resulteren in de transcriptie van de genen. Bij afwezigheid van lactose is de lac-repressor gebonden aan de operator, waardoor de activiteit van RNA-polymerase wordt geblokkeerd. Er wordt dus geen mRNA gesynthetiseerd. Het lac-operon werkt dus als een induceerbaar operon, waarbij het operon functioneel is wanneer het substraat lactose aanwezig is.
Ter vergelijking: het trp-operon is een onderdrukbaar operon. Trp-operon codeert voor vijf enzymen die nodig zijn bij de synthese van tryptofaan, een essentieel aminozuur. De activiteit van trp-operon is dus de hele tijd actief. Wanneer er een overmaat aan tryptofaan is, wordt het operon geremd, dus bekend als een onderdrukbaar operon. Dit zal resulteren in de remming van de productie van tryptofaan totdat een homeostatische toestand is bereikt.
Figuur 01: Operon
Daarom zijn zowel het lac-operon als het trp-operon betrokken bij genregulatie en nemen daardoor deel aan het besparen van energie in cellen en het handhaven van de nauwkeurigheid van cellulaire activiteiten op moleculair niveau.
Wat is een Regulon?
Regulons, werden eerder ook in bacteriën geïdentificeerd, waarbij een cluster van operons een regulon werd genoemd. Op dit moment is een regulon een DNA-fragment of een genetische eenheid die onder controle staat van een gemeenschappelijk regulerend gen. Daarom is meer dan de promotor en de operator een nieuw regulatorgen betrokken bij de expressie van het regulongen. Dit wordt nu voornamelijk waargenomen bij eukaryoten. De genetische eenheid bestaat uit een niet-aaneengesloten groep genen. Daarom zijn deze genen niet in een specifieke, definitieve volgorde geplaatst en kunnen ze door het genoom van de eukaryoten worden verspreid.
Figuur 02: Regeling
In prokaryotische bacteriën wordt Regulon een samen werkende operons genoemd. Een Regulon wordt voornamelijk gecategoriseerd als een modulon of een stimulon. Een modulon reageert op alle soorten spanningen en omstandigheden, terwijl een stimulon alleen reageert op omgevingsveranderingen of stimuli. De prokaryotische voorbeelden van Regulon worden waargenomen bij fosfaatregulatie en bij de regulatie van reacties op hitteschokspanningen via sigmafactoren. Bij eukaryoten zijn deze regulonen betrokken bij het regelen van translatie via de binding van translatiefactoren die het translatieproces in eukaryoten induceren of remmen.
Wat zijn de overeenkomsten tussen Operon en Regulon?
- Zowel Operon als Regulon zijn betrokken bij de regulatie van genexpressie.
- Zowel Operon als Regulon zijn samengesteld uit DNA.
- Zowel Operon als Regulon worden gereguleerd door inductoren, repressoren of stimulatoren.
Wat is het verschil tussen Operon en Regulon?
Operon vs Regulon |
|
| Operon is een functionele DNA-eenheid in prokaryoten die bestaat uit verschillende genen die worden gereguleerd door een enkele promotor en een operator. | Regulon is een functionele genetische eenheid die is samengesteld uit een niet-aangrenzende groep genen die worden gereguleerd door een enkel regulerend molecuul. |
| Gevonden in | |
| Operons worden voornamelijk gevonden in prokaryoten. | Regulonen worden voornamelijk gevonden in eukaryoten. |
| Genregeling | |
| Genen zijn aaneengesloten gerangschikt in een operon. | Genen hoeven niet aaneengesloten te worden gerangschikt in regulon. Ze kunnen op een niet-aaneengesloten manier worden geregeld voor regulering. |
| Typen | |
| Operons zijn twee soorten; induceerbaar of onderdrukbaar. | Regulonen kunnen een modulon of een stimulon zijn. |
| Voorbeelden | |
| trp -operon, ara -operon, his – operon, vol –operon zijn voorbeelden voor operons. | Ada regulon, CRP regulon en FNR regulon, zijn voorbeelden voor regulons. |
Samenvatting – Operon vs Regulon
Operons zijn Regulons die betrokken zijn bij de regulatie van genexpressie. Hoewel beide regulerende mechanismen aanvankelijk in prokaryoten werden waargenomen, bleken regulonen vervolgens voornamelijk aanwezig te zijn in eukaryoten. Ze bleken een regulerende rol te spelen bij de transcriptie en translatie van het eukaryote gen. Operons zijn voornamelijk ofwel induceerbaar of onderdrukbaar. Ze zijn samengesteld uit een groep genen die een enkele promotor en een enkele operator bevatten, terwijl in het regulon een regulerend gen betrokken is bij het regelen van een reeks niet-aangrenzende genen in eukaryoten. Dit is het verschil tussen operon en regulon.
