הבדל מפתח – רגולציית גנים חיובית לעומת שלילית
וויסות גנים הוא תהליך של שליטה בגנים המתבטאים ב-DNA של התאים. על ידי שליטה בביטוי הגנים, תאים יכולים לשלוט בייצור של חלבונים פונקציונליים בתאים. חלק מהגנים מופעלים בעוד חלק כבויים בהתאם לדרישה. ניתן לבצע ויסות גנים החל מזמינות ה-DNA, ייצור ה-mRNA ועד לעיבוד חלבונים. גנים שונים נשלטים בנקודות שונות בביטוי הגנים; למשל, ויסות מבנה הכרומטין, רמת תעתיק ורמת עיבוד RNA וכו'.ויסות גנים חיובי ושלילי הם שני תהליכי ויסות גנים שבהם גנים מתבטאים, וגנים מדוכאים, בהתאמה. ההבדל העיקרי בין ביטוי גנים חיובי לשלילי הוא שבוויסות גנים חיובי, גורם שעתוק נקשר למקדם של הגן ומקל על הקישור של RNA פולימראז לתעתוק הגן בעוד שבוויסות גנים שלילי, חלבון מדכא נקשר למפעיל של הגן ומונע ביטוי גנים.
מהי ויסות גנים חיובי?
תעתוק הוא השלב הראשוני של ביטוי גנים. זה קורה רק כאשר RNA פולימראז מחובר לגן. אם ההתקשרות הזו נכשלת, ביטוי גנים אינו אפשרי; לפיכך, ניתן לווסת את ביטוי הגנים. הקישור של RNA פולימראז ל-DNA נגרמת על ידי גורמי השעתוק הקיימים בגרעין. גורם שעתוק הוא חלבון המהווה חלק בלתי נפרד מביטוי הגנים. גורם זה אמור להיקשר לאזור המקדם של הגן כדי להפעיל ביטוי גנים על ידי גיוס RNA פולימראז ל-DNA התבנית.גורם שעתוק יכול לעבוד לבד או עם חלבונים אחרים כדי לווסת את קצב ביטוי הגנים על ידי קידום או חסימה של אנזים RNA פולימראז, המזרז את סינתזת ה-mRNA.
וויסות גנים חיובי הוא תהליך שמניע גנים לבטא וליצור חלבונים שהם מקודדים. זה קורה עקב קשירה של גורם שעתוק למקדם וגיוס RNA פולימראז ליזום שעתוק. קומפלקס cAMP-CRP הוא מפעיל לוויסות חיובי של גן β-galactosidase.
איור 01: תקנת גנים חיובית
מהי ויסות גנים שלילי?
ניתן לחסום ביטוי גנים על ידי חלבונים מסוימים הנמצאים בתאים. הם פועלים כמעכבים של הפעלת הגן. הם ידועים כחלבונים מדכאים.מדכא הוא חלבון הנקשר לאתר המפעיל של הגן או הפרומוטור ועוצר את השעתוק. מכאן שוויסות גנים שלילי הוא תהליך שבו מונעים מגנים לבטא ולייצר חלבונים. קשירת החלבונים המדכאים לאזור המקדם של הגן מעכבת את הגן על ידי חסימת ה-RNA פולימראז בתחילתו. ניתן לבטא את הגן המתאים לייצור החלבון רק כאשר המדכא נעדר. טריפטופן הוא מולקולת מדכא נפוצה המעורבת בוויסות גנים שלילי.
איור 02: רגולציית גנים שלילית
מה ההבדל בין רגולציה של גנים חיוביים ושליליים?
רגולציית גנים חיובית לעומת שלילית |
|
| וויסות גנים חיובי הוא תהליך שגורם לגנים לבטא ולסנתז חלבונים. | וויסות גנים שלילי הוא תהליך שמדכא ביטוי גנים. |
| הגורמים המעורבים | |
| שליטה חיובית נעשית על ידי אקטיבטור או גורם השעתוק המקשר עם אזור המקדם. | שליטה שלילית נעשית על ידי קישור חלבון המדכא למקדם או לאתר המפעיל של הגנים. |
| גיוס של RNA Polymerase | |
| RNA פולימראז מגויס כדי ליזום שעתוק. | RNA פולימראז לא מגויס כדי ליזום שעתוק. |
סיכום – רגולציה גנים חיובית לעומת שלילית
תאים מכילים את המידע הגנטי שלהם כגנים החבויים ב-DNA. גנים מבטאים ומסנתזים חלבונים, ותהליך זה ידוע כביטוי גנים. עם זאת, ביטוי הגנים נשלט בתאים כדי למנוע בזבוז אנרגיה וחומרי גלם בסינתזה של חלבונים שאינם רצויים. ויסות גנים יכול להיעשות בשתי דרכים: ויסות גנים חיובי ושלילי. בוויסות גנים חיובי, גנים מתבטאים עקב קישור של גורם שעתוק למקדם של הגן. בוויסות גנים שלילי, גנים אינם מתבטאים עקב קישור של חלבונים מדכאים לאתר המפעיל של הגן. זה ההבדל העיקרי בין ויסות גנים חיובי לשלילי.
