הבדל מפתח – מקדם מול מפעיל
רצפי DNA שאינם האזור המקודד של גן חיוניים בביצוע פונקציות שונות ביחס לתהליך השעתוק. שעתוק הוא תהליך מזורז האנזים שמתמלל או ממיר את גדיל ה-DNA לגדיל ה-mRNA הדומה לו. בדוגמה המרכזית של החיים, שעתוק של DNA ל-mRNA הוא השלב הראשון של סינתזת חלבון. לאחר מכן, תרגום, הממיר את רצף ה-mRNA לרצף חומצות אמינו שיוצר את החלבון הצפוי. בין הרצפים השונים המצויים באורגניזמים, רצפי פרומטור ורצפי אופרטור משחקים תפקיד מרכזי בתעתיק.מקדמים קיימים גם בפרוקריוטים וגם באוקריוטים. הם ממוקמים במעלה הזרם של אתר תחילת השעתוק והם האתרים שבהם נקשר אנזים RNA פולימראז. מפעילים נמצאים רק בפרוקריוטים. הם האתרים שבהם המולקולה הרגולטורית נקשרת לאופרון. ההבדל העיקרי בין המקדם לאופרטור מבוסס על סוג המולקולה הנקשרת לרצף ה-DNA המתאים. RNA פולימראז נקשר לפרומוטור, ואילו מולקולות מווסתות של מערכת האופרון נקשרות לאופרטור.
מהו מקדם?
פרוטור הוא רצף DNA המוצב במעלה הזרם של אתר התחלת התעתיק. רצף DNA חשוב זה נמצא גם באוקריוטים וגם בפרוקריוטים; למרות שהמקדמים האוקריוטיים עשויים להיות שונים מהמקדמי הפרוקריוטיים. פרומטורים הם אזורי ה-DNA שאליהם נקשר RNA פולימראז במהלך תהליך השעתוק. זהו האנזים העיקרי המעורב בייצור ה-RNA החד-גדילי (mRNA, tRNA, rRNA) מתבנית DNA.בהתאם לסוג ה-RNA, פולימראז ה-RNA יהיה שונה. רצפי הפרומטור הם אזורים שמורים מאוד בכל הגנום. לכן, הם ידועים כאזורי קונצנזוס. מנגנון הפעולה של הפרומוטור שונה באאוקריוטים ובפרוקריוטים.
באאוקריוטים, הרצף השמור שנמצא במקדמים נקרא תיבת TATA, הממוקמת במיקום -10 של הגן. הקישור של RNA פולימראז לקופסת TATA מוקל על ידי גורמי התעתוק המחייבים. גורמי שעתוק זה גורמים לשינויי אישור ברצף המקדמים ומגבירים את הזיקה שלו ל-RNA פולימראז להיקשר. לפיכך הקומפלקס שלפני ההתחלה הנוצר במהלך התחלת השעתוק מורכב מהקומפלקס הנוצר עם 7 גורמי התעתוק ואת אתר הפרומוטור. לאחר היווצרות קומפלקס זה, פולימראז RNA איקריוטי נקשר בקלות לפרומוטור ומתחיל את השעתוק.
איור 01: מקדם
בפרוקריוטים, המנגנון הרבה יותר פשוט מכיוון שהם אינם מכילים שום גורמי שעתוק. במקום זאת, גורם הסיגמא של RNA פולימראז מעורב בזיהוי הפרומוטור ובהרכבת האנזים על הפרומוטור. ישנם שני אזורי פרומטור עיקריים שמורים בפרוקריוטים, רצף הפרומוטור התואם לקופסת ה-TATA מכונה "תיבת Prinow". תיבת Pribnow (מיקום -10) מורכבת מהרצף TATAAT. רצף המקדם השני ידוע כאלמנט -35 מכיוון שהוא ממוקם במיקום -35.
מהו מפעיל?
אופרטור נמצא במבנה גן פרוקריוטי. זהו האזור העיקרי של ה-DNA אליו נקשרות המולקולות הרגולטוריות של מערכת אופרון. האופרטור lac הוא רצף האופרטורים הקיים באופרון lac של חיידקים פרוקריוטיים רבים. במקרה של lac operon, מולקולת המדכא נקשרת לאזור המפעיל.קישור זה ימנע מ-RNA פולימראז לתמלל את הגנים הנמצאים במורד הזרם של המפעיל.
איור 02: מפעיל של אופרון
לאאוקריוטים אין אזורי מפעיל. במקום זאת, גורמי השעתוק שלהם המעורבים בוויסות התעתוק נקשרים לאזורי המקדם. לפיכך, תפקידו העיקרי של האופרטור בפרוקריוטים הוא לווסת את ביטוי הגנים.
מהם הדמיון בין מקדם למפעיל?
- הן האמרגן והן המפעיל מורכבים מחומצות גרעין דאוקסיריבוז (DNA).
- שני רצפי המקדם וגם המפעיל חשובים בתהליך התמלול.
מה ההבדל בין מקדם למפעיל?
מקדם מול מפעיל |
|
| מקדמים הם האתרים שבהם נקשר RNA פולימראז והם נמצאים במעלה הזרם של אתר תחילת השעתוק של גן. | מפעילים הם האתרים שבהם המולקולה הרגולטורית נקשרת למודל אופרונים. |
| סוג האורגניזם | |
| מקדמים נמצאים גם בפרוקריוטים וגם באוקריוטים. | המפעילים נמצאים רק בפרוקריוטים. |
| פונקציה | |
| Promoter מקל על הקישור של RNA פולימראז וגורמי שעתוק (רק באוקריוטים) לגן לשעתוק גנים. בפרוקריוטים, אזור פרומוטור מקל על הקישור של גורם סיגמא של RNA Polymerase (בפרוקריוטים). | מפעילים מווסתים את ביטוי הגנים על ידי הקלת הקישור של המולקולה הרגולטורית לאופרון. |
סיכום – מקדם מול מפעיל
Promoter ו-Operator הם רצפי DNA חשובים המעורבים בתהליך התעתיק ובוויסות התמלול. רצפי פרומטור נמצאים גם בפרוקריוטים וגם באוקריוטים. פרומטור הוא האתר לקישור של RNA פולימראז. הם אזורים שמורים מאוד הידועים כרצפי קונצנזוס. קופסת ה-TATA של האוקריוטים וקופסת Pribnow והמקדם -35 של פרוקריוטים הם המקדמים הנפוצים. המפעילים נמצאים רק בפרוקריוטים, שם הם שולטים בביטוי הגנים על ידי קשירת המדכא ועיכוב שעתוק של הגנים במורד הזרם (מושג lac operon), או נקשרים למפעיל ומעוררים שעתוק (תפיסת trp operon). זה ההבדל בין מקדם למפעיל.
