Hauptunterschied – Operon vs. Regulon
Das Operon ist eine funktionelle DNA-Einheit, die in Prokaryoten aus mehreren Genen besteht, die von einem einzigen Promotor und einem Operator reguliert werden. Regulon ist eine funktionelle genetische Einheit, die aus einer nicht zusammenhängenden Gruppe von Genen besteht, die von einem einzigen regulatorischen Molekül reguliert werden. Der Hauptunterschied zwischen dem Operon und dem Regulon ist die zusammenhängende oder nicht zusammenhängende Natur von Genen. Gencluster eines Operons sind zusammenhängend lokalisiert, während die Gene eines Regulons nicht zusammenhängend lokalisiert sein können.
Die Regulation der Genexpression in Prokaryoten und Eukaryoten erfolgt über unterschiedliche Mechanismen. Prokaryoten verwenden das Konzept des Operons, um ihre Genexpression zu regulieren, während Eukaryoten das Konzept eines Regulons für ihre Genregulation verwenden.
Was ist ein Operon?
Operone werden überwiegend und hauptsächlich in Prokaryoten gefunden, obwohl es kürzlich Entdeckungen gibt, bei denen Operone in einigen Eukaryoten, einschließlich Nematoden (C. elegans), gefunden wurden. Ein Operon besteht aus mehreren Genen, die von einem gemeinsamen Promotor und einem gemeinsamen Operator reguliert werden. Das Operon wird durch Repressoren und Induktoren reguliert. Somit können die Operons hauptsächlich als induzierbare Operons und unterdrückbare Operons klassifiziert werden. Da das Operon aus mehreren Genen besteht, entsteht daher nach Abschluss der Transkription eine polycistronische mRNA.
Es gibt zwei Hauptoperons, die in Prokaryoten untersucht werden; das induzierbare Lac-Operon und das reprimierbare Trp-Operon. Die Struktur eines Operons wird typischerweise in Bezug auf das lac-Operon untersucht. Das lac-Operon besteht aus einem Promotor, Operator und drei Genen, nämlich Lac Z, Lac Y und Lac A. Diese drei Gene kodieren für drei Enzyme, die am Laktosestoffwechsel in Mikroben beteiligt sind. Lac Z kodiert für Beta-Galactosidase, Lac Y kodiert für Beta – Galactosid-Permease und Lac A kodiert für Beta – Galactosid-Transacetylase. Alle drei Enzyme helfen beim Abbau und Transport von Laktose. Somit wird in Gegenwart von Lactose die Verbindung Allolactose gebildet, die an den lac-Repressor bindet, wodurch die RNA-Polymerase-Wirkung ablaufen kann und zur Transkription der Gene führt. In Abwesenheit von Lactose wird der lac-Repressor an den Operator gebunden, wodurch die Aktivität der RNA-Polymerase blockiert wird. Somit wird keine mRNA synthetisiert. Somit fungiert das lac-Operon als induzierbares Operon, wobei das Operon funktionsfähig ist, wenn das Substrat Lactose vorhanden ist.
Im Vergleich dazu ist das trp-Operon ein unterdrückbares Operon. Das Trp-Operon kodiert für fünf Enzyme, die bei der Synthese von Tryptophan, einer essentiellen Aminosäure, benötigt werden. Somit ist die Aktivität des trp-Operons die ganze Zeit aktiv. Bei einem Überschuss an Tryptophan wird das Operon gehemmt, daher als reprimierbares Operon bekannt. Dies führt zur Hemmung der Tryptophanproduktion, bis ein homöostatischer Zustand erreicht ist.
Abbildung 01: Operon
Daher sind sowohl das lac-Operon als auch das trp-Operon an der Genregulation beteiligt und tragen dadurch dazu bei, die Energie der Zellen zu erh alten und die Genauigkeit der zellulären Aktivitäten auf molekularer Ebene aufrechtzuerh alten.
Was ist ein Regulon?
Regulons wurden zuvor auch in Bakterien identifiziert, wo ein Cluster von Operonen als Regulon bezeichnet wurde. Gegenwärtig ist ein Regulon ein DNA-Fragment oder eine genetische Einheit, die unter der Kontrolle eines gemeinsamen regulatorischen Gens steht. Daher ist mehr als der Promotor und der Operator ein neues Regulatorgen an der Regulon-Genexpression beteiligt. Dies wird heute überwiegend bei Eukaryoten beobachtet. Die genetische Einheit besteht aus einer nicht zusammenhängenden Gruppe von Genen. Daher sind diese Gene nicht in einer bestimmten, eindeutigen Reihenfolge angeordnet und können über das gesamte Genom der Eukaryoten verteilt sein.
Abbildung 02: Regulon
In prokaryotischen Bakterien wird Regulon als zusammenwirkende Bündeloperone bezeichnet. Ein Regulon wird hauptsächlich als Modulon oder Stimulon kategorisiert. Ein Modulon reagiert auf alle Arten von Belastungen und Bedingungen, während ein Stimulon nur auf Umweltveränderungen oder Reize reagiert. Die prokaryotischen Beispiele von Regulon werden bei der Phosphatregulierung und bei der Regulierung von Reaktionen auf Hitzeschockbelastungen über Sigmafaktoren beobachtet. In Eukaryoten sind diese Regulons an der Kontrolle der Translation über die Bindung von Translationsfaktoren beteiligt, die den Translationsprozess in Eukaryoten entweder induzieren oder hemmen.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Operon und Regulon?
- Operon und Regulon sind an der Regulation der Genexpression beteiligt.
- Operon und Regulon bestehen beide aus DNA.
- Operon und Regulon werden durch Induktoren, Repressoren oder Stimulatoren reguliert.
Was ist der Unterschied zwischen Operon und Regulon?
Operon gegen Regulon |
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| Operon ist eine funktionelle DNA-Einheit in Prokaryoten, die aus mehreren Genen besteht, die von einem einzigen Promotor und einem Operator reguliert werden. | Regulon ist eine funktionelle genetische Einheit, die aus einer nicht zusammenhängenden Gruppe von Genen besteht, die von einem einzigen regulatorischen Molekül reguliert werden. |
| Gefunden in | |
| Operone kommen überwiegend in Prokaryoten vor. | Regulonen kommen überwiegend in Eukaryoten vor. |
| Genanordnung | |
| Gene sind zusammenhängend in einem Operon angeordnet. | Gene müssen nicht zusammenhängend im Regulon angeordnet sein. Sie können zur Regulierung nicht zusammenhängend angeordnet werden. |
| Typen | |
| Operons sind zwei Typen; induzierbar oder unterdrückbar. | Regulonen können Modulon oder Stimulon sein. |
| Beispiele | |
| trp -operon, ara -operon, his – operon, vol –operon sind Beispiele für Operons. | Ada-Regulon, CRP-Regulon und FNR-Regulon sind Beispiele für Regulonen. |
Zusammenfassung – Operon vs. Regulon
Operons sind Regulons, die an der Regulation der Genexpression beteiligt sind. Obwohl diese beiden Regulationsmechanismen ursprünglich in Prokaryoten beobachtet wurden, wurde dann festgestellt, dass Regulons überwiegend in Eukaryoten vorhanden sind. Es wurde festgestellt, dass sie eine regulatorische Rolle bei der eukaryotischen Gentranskription und -translation spielen. Operone sind hauptsächlich entweder induzierbar oder unterdrückbar. Sie bestehen aus einer Gruppe von Genen, die einen einzigen Promotor und einen einzigen Operator enth alten, während im Regulon ein regulatorisches Gen an der Kontrolle einer Reihe nicht zusammenhängender Gene in Eukaryoten beteiligt ist. Dies ist der Unterschied zwischen Operon und Regulon.
