Διαφορά μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων

Η κύρια διαφορά μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων είναι ότι δομικά γονίδια κωδικοποιούν πρωτεΐνες ή RNA με δομικές και λειτουργικές ιδιότητες, ενώ τα ρυθμιστικά γονίδια κωδικοποιούν παράγοντες μεταγραφής ή ρυθμιστικό RNA που είναι υπεύθυνο για τη ρύθμιση της έκφρασης των δομικών γονιδίων .

Τα δομικά και ρυθμιστικά γονίδια είναι δύο τύποι γονιδίων που βρίσκονται στα γονιδιώματα. Είναι υπεύθυνοι για την παραγωγή γονιδιακών προϊόντων με βάση τις απαιτήσεις του κυττάρου. Επιπλέον, η έκφραση ενός συγκεκριμένου δομικού γονιδίου ρυθμίζεται από ένα συγκεκριμένο ρυθμιστικό γονίδιο, ενώ αυτά τα ρυθμιστικά γονίδια εμφανίζονται κυρίως 5' στην αρχική θέση της μεταγραφής του δομικού γονιδίου.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται 

1. Τι είναι τα δομικά γονίδια
     – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Σημασία
2. Τι είναι τα ρυθμιστικά γονίδια
     – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Σημασία
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι 

Γονιδιακή έκφραση, πρωτεΐνη, ρυθμιστικά γονίδια, δομικά γονίδια, μεταγραφικοί παράγοντες

Τι είναι τα δομικά γονίδια 

Τα δομικά γονίδια είναι τα γονίδια που κωδικοποιούν είτε RNA είτε πρωτεΐνες με λειτουργία διαφορετική από τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Γενικά, τα δομικά γονίδια εμφανίζονται τόσο σε προκαρυώτες όσο και σε ευκαρυώτες. Επιπλέον, τα γονιδιακά προϊόντα των δομικών γονιδίων μπορεί να είναι είτε ένζυμα, ορμόνες ή πρωτεΐνες, που αποτελούν δομικά συστατικά του κυττάρου. Επιπλέον, ορισμένα δομικά γονίδια κωδικοποιούν για μη κωδικοποιητικά RNA, συμπεριλαμβανομένων των rRNA και tRNA.

Εικόνα 1:Έκφραση ενός δομικού γονιδίου

Επιπλέον, στους ευκαρυώτες, τα δομικά γονίδια αποτελούνται από εξόνια και ιντρόνια. Εδώ, τα εξόνια ανήκουν στην κωδικοποιητική αλληλουχία που διακόπτεται από τις μη κωδικοποιητικές αλληλουχίες εσωνίων. Επομένως, τα δομικά γονίδια στα ευκαρυωτικά είναι μεγάλα σε μέγεθος. Επιπλέον, μετά τη μεταγραφή, το μόριο προ-mRNA υφίσταται εναλλακτικό μάτισμα για να ενώσει τα εξόνια σε διαφορετικά μοτίβα πριν υποβληθεί σε μετάφραση. Από την άλλη πλευρά, λειτουργικά σχετιζόμενα δομικά γονίδια σε προκαρυώτες εμφανίζονται σε ομάδες που ονομάζονται οπερόνια. Εδώ, οι ρυθμιστικοί παράγοντες επηρεάζουν όλα τα γονίδια στο οπερόνιο. Για παράδειγμα, lacZ ,  lacY , και lacA είναι τρία δομικά γονίδια στο οπερόνιο lac.

Τι είναι τα ρυθμιστικά γονίδια 

Τα ρυθμιστικά γονίδια είναι τα γονίδια που κωδικοποιούν τους ρυθμιστικούς παράγοντες. Αυτοί οι ρυθμιστικοί παράγοντες ελέγχουν την έκφραση ενός ή περισσότερων γονιδίων. Γενικά, τα ρυθμιστικά γονίδια εμφανίζονται ανάντη προς το δομικό γονίδιο που ρυθμίζεται από το ρυθμιστικό γονίδιο. Ωστόσο, τα ρυθμιστικά γονίδια μερικές φορές μπορεί να εμφανιστούν κατάντη προς τα δομικά τους γονίδια. Επίσης, ορισμένα ρυθμιστικά γονίδια εμφανίζονται πολύ μακριά από το δομικό γονίδιο στο γονιδίωμα.

Εικόνα 2:Ρυθμιστικά και δομικά γονίδια του οπερονίου Trp

Επιπλέον, τα γονιδιακά προϊόντα των ρυθμιστικών γονιδίων μπορεί να είναι είτε πρωτεΐνη, η οποία χρησιμεύει ως παράγοντες μεταγραφής, είτε ρυθμιστικά RNA. Εδώ, οι μεταγραφικοί παράγοντες συνδέονται με την περιοχή προαγωγέα ή χειριστή του δομικού γονιδίου. Με άλλα λόγια, οι μεταγραφικοί παράγοντες λειτουργούν σε επίπεδο DNA. Επίσης, η δέσμευσή τους είτε επάγει είτε καταστέλλει την έκφραση του δομικού γονιδίου. Στο οπερόνιο lac, η CAP (πρωτεΐνη ενεργοποιητή καταβολίτη) είναι ο ενεργοποιητής, ενώ το γονιδιακό προϊόν του γονιδίου lac I είναι ο καταστολέας. Από την άλλη πλευρά, τα ρυθμιστικά mRNA, συμπεριλαμβανομένων των siRNA και miRNA, δρουν στο RNA που μεταγράφεται από το δομικό γονίδιο. Ο μηχανισμός δράσης τους είναι κοινώς γνωστός ως παρεμβολή RNA.

Ομοιότητες μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων 

• Τα δομικά και ρυθμιστικά γονίδια είναι οι δύο τύποι των γονιδίων στο γονιδίωμα τόσο των προκαρυωτών όσο και των ευκαρυωτικών.
• Υποβάλλονται σε μεταγραφή και μετάφραση.
• Επιπλέον, αναδιπλώνονται για την παραγωγή 3D δομές.

Διαφορά μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων 

Ορισμός 

Τα δομικά γονίδια αναφέρονται σε ένα γονίδιο που κωδικοποιεί οποιοδήποτε προϊόν RNA ή πρωτεΐνη εκτός από έναν ρυθμιστικό παράγοντα, ενώ τα ρυθμιστικά γονίδια αναφέρονται σε ένα γονίδιο που εμπλέκεται στον έλεγχο της έκφρασης ενός ή περισσότερων άλλων γονίδια. Έτσι, αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων.

Κωδικοποίηση για 

Μια άλλη διαφορά μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων είναι ότι τα δομικά γονίδια κωδικοποιούν πρωτεΐνες ή RNA, ενώ τα ρυθμιστικά γονίδια κωδικοποιούν παράγοντες μεταγραφής ή ρυθμιστικό RNA.

RNAs 

Επιπλέον, τα δομικά γονίδια κωδικοποιούν για mRNA, rRNA και tRNA, ενώ τα ρυθμιστικά γονίδια κωδικοποιούν για ρυθμιστικό RNA όπως τα miRNA και τα siRNA.

Η λειτουργία του γονιδιακού προϊόντος  

Εξάλλου, τα γονιδιακά προϊόντα των δομικών γονιδίων έχουν είτε δομική είτε λειτουργική σημασία, ενώ τα ρυθμιστικά γονίδια ρυθμίζουν την έκφραση των δομικών γονιδίων.

Παραδείγματα 

Lac Z, lac Y και lac A γονίδια του οπερονίου lac, του γονιδίου της ακτίνης κ.λπ. είναι τα παραδείγματα των δομικών γονιδίων, ενώ το lac I γονίδιο, γονίδιο CAP, κ.λπ. είναι τα παραδείγματα των ρυθμιστικών γονιδίων.

Συμπέρασμα 

Τα δομικά γονίδια είναι τα γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες ή RNA που εκτελούν διάφορες λειτουργίες στο κύτταρο εκτός από τις ρυθμιστικές λειτουργίες. Γενικά, τα γονιδιακά προϊόντα των δομικών γονιδίων δρουν ως δομικά συστατικά του κυττάρου ή ένζυμα, ορμόνες, πρωτεΐνες μεταφοράς ή άλλες σφαιρικές πρωτεΐνες. Από την άλλη πλευρά, τα ρυθμιστικά γονίδια κωδικοποιούν παράγοντες μεταγραφής που ρυθμίζουν την έκφραση των δομικών γονιδίων. Επιπλέον, αυτοί οι μεταγραφικοί παράγοντες μπορεί να είναι είτε ενεργοποιητές, οι οποίοι ενεργοποιούν την έκφραση γονιδίων, είτε καταστολείς, οι οποίοι καταστέλλουν την έκφραση των γονιδίων. Επομένως, η κύρια διαφορά μεταξύ δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων είναι η λειτουργία τους.

Αναφορά:

1. Ρομπ, Αμάντα. "Λειτουργικές διαφορές των δομικών και ρυθμιστικών γονιδίων." Study.com, Study.com, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Bacterial Protein synthesis» Από Joan L. Slonczewski, John W. Foster – Microbiology:An Evolving Science (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia   
2. "Trpoperon" By Histidine – Δικό έργο (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia