Hauptunterschied – Veranst alter vs. Betreiber
Andere DNA-Sequenzen als die codierende Region eines Gens sind für die Erfüllung verschiedener Funktionen in Bezug auf den Transkriptionsprozess von entscheidender Bedeutung. Transkription ist der enzymkatalysierte Prozess, der den DNA-Strang in seinen ähnlichen mRNA-Strang transkribiert oder umwandelt. Im zentralen Lebensdogma ist die Transkription von DNA zu mRNA die erste Phase der Proteinsynthese. Darauf folgt die Translation, die die mRNA-Sequenz in eine Aminosäuresequenz umwandelt, die das erwartete Protein ergibt. Unter den verschiedenen Sequenzen, die in Organismen gefunden werden, spielen Promotorsequenzen und Operatorsequenzen eine Hauptrolle bei der Transkription. Promotoren sind sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten vorhanden. Sie befinden sich stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle und sind die Stellen, an denen das RNA-Polymerase-Enzym bindet. Operatoren sind nur in Prokaryoten vorhanden. Sie sind die Stellen, an denen das regulatorische Molekül an ein Operon bindet. Der entscheidende Unterschied zwischen Promotor und Operator beruht auf der Art des Moleküls, das an die jeweilige DNA-Sequenz bindet. RNA-Polymerase bindet an den Promotor, während regulatorische Moleküle des Operonsystems an den Operator binden.
Was ist ein Promoter?
Ein Promotor ist eine DNA-Sequenz, die stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle angeordnet ist. Diese wichtige DNA-Sequenz findet sich sowohl in Eukaryoten als auch in Prokaryoten; obwohl sich die eukaryotischen Promotoren von den prokaryotischen Promotoren unterscheiden können. Promotoren sind die DNA-Regionen, an die sich die RNA-Polymerase während des Transkriptionsprozesses bindet. Es ist das Hauptenzym, das an der Herstellung der einzelsträngigen RNA (mRNA, tRNA, rRNA) aus einer DNA-Matrize beteiligt ist. Je nach Art der RNA unterscheidet sich die RNA-Polymerase. Die Promotorsequenzen sind hochgradig konservierte Regionen im gesamten Genom. Daher werden sie als Konsensregionen bezeichnet. Der Wirkmechanismus des Promotors unterscheidet sich bei Eukaryoten und Prokaryoten.
Bei Eukaryoten wird die in den Promotoren gefundene konservierte Sequenz als TATA-Box bezeichnet, die sich an der -10-Position des Gens befindet. Die Bindung der RNA-Polymerase an die TATA-Box wird durch die bindenden Transkriptionsfaktoren erleichtert. Diese Transkriptionsfaktoren nehmen Bestätigungsänderungen in der Promotorsequenz vor und erhöhen ihre Affinität zur Bindung von RNA-Polymerase. Somit setzt sich der während der Transkriptionsinitiation gebildete Präinitiationskomplex aus dem mit den 7 Transkriptionsfaktoren und der Promotorstelle gebildeten Komplex zusammen. Sobald dieser Komplex gebildet ist, bindet die eukaryotische RNA-Polymerase bereitwillig an den Promotor und initiiert die Transkription.
Abbildung 01: Promoter
In Prokaryoten ist der Mechanismus viel einfacher, da sie keine Transkriptionsfaktoren enth alten. Stattdessen ist der Sigma-Faktor der RNA-Polymerase an der Erkennung des Promotors und am Aufbau des Enzyms auf dem Promotor beteiligt. Es gibt zwei konservierte Hauptpromotorregionen in Prokaryoten, die entsprechende Promotorsequenz zur TATA-Box ist als „Pribnow-Box“bekannt. Die Pribnow-Box (Position -10) besteht aus der Sequenz TATAAT. Die zweite Promotorsequenz ist als -35-Element bekannt, da sie sich an der -35-Position befindet.
Was ist ein Operator?
Ein Operator findet sich in der prokaryotischen Genstruktur. Es ist die Hauptregion der DNA, an die die regulatorischen Moleküle eines Operonsystems binden. Der lac-Operator ist die Operatorsequenz, die im lac-Operon vieler prokaryotischer Bakterien vorhanden ist. Im Fall des lac-Operons bindet das Repressormolekül an die Operatorregion. Diese Bindung verhindert, dass die RNA-Polymerase die Gene transkribiert, die stromabwärts des Operators vorhanden sind.
Abbildung 02: Operator eines Operons
Eukaryoten besitzen keine Operatorregionen. Stattdessen binden ihre Transkriptionsfaktoren, die an der Regulation der Transkription beteiligt sind, an die Promotorregionen. Somit besteht die Hauptfunktion des Operators in Prokaryoten darin, die Genexpression zu regulieren.
Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen Promoter und Betreiber?
- Sowohl Promoter als auch Operator bestehen aus Desoxyribose-Nukleinsäuren (DNA).
- Sowohl Promoter- als auch Operatorsequenzen sind wichtig für den Transkriptionsprozess.
Was ist der Unterschied zwischen Promoter und Operator?
Promoter vs. Operator |
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| Promotoren sind die Stellen, an denen die RNA-Polymerase bindet, und sie befinden sich stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle eines Gens. | Operatoren sind die Stellen, an denen das regulatorische Molekül in ein Operonmodell bindet. |
| Art des Organismus | |
| Promotoren kommen sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten vor. | Operatoren kommen nur in Prokaryoten vor. |
| Funktion | |
| Promotor erleichtert die Bindung der RNA-Polymerase und Transkriptionsfaktoren (nur bei Eukaryoten) an das Gen für die Gentranskription. In Prokaryoten erleichtert die Promotorregion die Bindung des Sigmafaktors der RNA-Polymerase (in Prokaryoten). | Operatoren regulieren die Genexpression, indem sie die Bindung des regulatorischen Moleküls an das Operon erleichtern. |
Zusammenfassung – Veranst alter vs. Betreiber
Promotor und Operator sind wichtige DNA-Sequenzen, die am Transkriptionsprozess und an der Transkriptionsregulation beteiligt sind. Promotorsequenzen werden sowohl in Prokaryonten als auch in Eukaryonten gefunden. Promotor ist die Stelle für die Bindung von RNA-Polymerase. Sie sind hoch konservierte Regionen, die als Consensus-Sequenzen bekannt sind. Die TATA-Box von Eukaryoten und die Pribnow-Box und der -35-Promotor von Prokaryoten sind die gemeinsamen Promotoren. Operatoren sind nur in Prokaryoten vorhanden, wo sie die Genexpression kontrollieren, indem sie den Repressor binden und die Transkription der nachgesch alteten Gene hemmen (lac-Operon-Konzept) oder an den Aktivator binden und die Transkription induzieren (trp-Operon-Konzept). Dies ist der Unterschied zwischen Promoter und Operator.
