Operon

Di xaneyên navikseretayî (bakterî û arkea) de koma genên ko bi hevre tên libergirtin bo peydakirina molekulek ARN-peyamber, wekî operon tê navkirin.

Proteînên bi kodên operon hatine çêkirin, bi gelemperî erkên wan bi hev re girêdayî ye. Libergitina koma genên operonê tenê ji aliyê yek promoterek ve tê kontrolkirin.^[1] Bi rêbaza operon, xane derbirîna genan rêk dixe. ARN-pêyamber a ji aliyê operon ve hatiyê çêkirin, ji bo çendan proteînên cuda kodon lixwe digirin.^[2].

Di xaneyê de karlêkek kîmyayî bi gelek gavên li pêyhev rû dide. Ango ji bo karlêkek kîmyayî dibe ko pêdivî bi çendan cor genan hebe.

Bi rêbaza operon, rêkxistina libergirtina hemû genên ko kodên enzîmên bo katalîzkirina karlêkên kîmyayî yên li dû hev in, bi hevdemkî tên kontrolkirin. Bi vî awayî heke pêdivî hebe, hemû enzîm bi carek ve tên berhemkirin û heke pêdivî tune be vê gavê çêkirana hemû enzîmên karlêkê bi carek ve tên rawestandin, gen bêdeng dibin.

Operon bi gelemperî di xaneyên navikseretayî (prokaryotî) de hene, lê hin zîndewerên navikrasteqîn (êkaryotî) jî di ADN-yên xwe de operon lixwe digirin.^[3]

Modela operon, derbirîna hin genên bakteriyê kontrol dike. Ango kînga hewceya xaneyê hebe, wê demê libergirtin rû dide, bi vî awayî operon derfet dide xaneyê ku enerjiyê biparêze.

Ji ber ko genên baktiriyan bi şêweyê operon organîzê bûne, koma genan bi hev re çalak dibin (vedibin) an jî bi hevre girtî (bêdeng) dimînin. Mekanîzmaya kontrola koma genên têkîldar rê dide bakteriyan ko li hember guherînên hawirdorê, bi lez bertek nîşan bidin.^[4]

Bîrdoziya (teorî) operon cara pêşîn di salên destpêka 1960an de ji aliyê zanyaren frensî François Jacob û Jacques Monod ve hat pêşniyarkirin. Herdu zanyar ji xebatên xwe yên li ser Escherichia coli, rêkxistin û kontrola lak operon şîrove kirin.^[5]

Pêkhate

Operonek asayî ji sê beşan pêk tê;

1.Çend corên genên kodkirinê ji bo çêkirina pêkhateya yekemî ya enzîm û proteînên ko di heman karlêka kîmyayî de cih digirin.

2. Promoter, rêzeyek kurt a ADN-yê ko ji bo girêdana ARN-polîmeraz wekî xala destpêkê kar dike. Promoter ji aliyê gelek hokarên rêkxistinê ko li dij hişyarkerên hawirdorê bertek nîşan didin ve tê kontrolkirin.

3.Operator, perçeyek kurt a zincîra ADN-yê ye, di navbera promotorê û genên kodkirinê de cih digire. Operator parçeyek kontrolê ye, bi proteînê rêkxistiner ve girê dibe, an rê li ber libergirtinê digire an jî libergirtinê çalak dike.^[6]

Ango di operonek asayî de ji bo libergirtinê, kontrola vekirin an jî girtina genan ji aliyê beşa operator ve tê rêvebirîn.^[7]

Koma genan di bin kontrola tek promotorek de bi hev re tên libergirtin û yek ADN-peyamber peyda dibe. Beşa rêkxistinê ya operonê promoter û operator lixwe digire. Heke repressor (proteîna rêgirê libergirtinê)^[8] bi operatorê ve were girêdan, nahêlê ko ARN-polîmeraz bi promoter ve girê bibe. Loma libergirtin radiweste.^[9] Heke proteînên hander (hokarên libergirtinê) bi beşa rêkxistinê ve werin girêdan, libergirtin zêde dibe.

Di zîndewerên navikrasteqîn de bi gelemperî her genek bi libergirtinê, şîfre dide ARN-peyamberek, Ango her genek tenê kodên bo çêkirina yek cor proteîn lixwe digire. ARN-peyamberên van genan wekî ARN-peyamber a monosîstronî (bi înglîzî: monocistronic mRNA) tê navkirin. Di xaneyên navikseretayî (bakterî û arkea) de komek genên têkildar ên li kêlaka hev rêzbûyî, ango operon hene. Di operonê de hemû gen bi hev re şîfre didin yek ARN-peyamberek. Ango ARN-peyambera operonê ne yek, lê zêdetir proteînên bi erkê hevpar dide çêkirin, ev ARN-peyamber wekî ARN-peyamber a polîsîstronî (bi înglîzî: polycistronic mRNA) tê navkirin.^[10] Wekî mînak, ARN-peyamber a lak operona polîsîstronî ji bo çêbûna sê cor proteîn tê wergerandin.^[11]

Operon du cor in; operonên pestanbar û operonen hanbar.

Operonên pestanbar

Genên operonên pestanbar (bi înglîzî: repressible operon) bi gelemperî vekirî ne lê gava molekulek bi proteînên rêkxistiner ve girê dibe, çalakiya operon tê rawestandin.^[9]

Wekî mînak, trp operon (bi înglîzî: tryptophan operon/ trp operon) li gor rêjeya asîda amînî ya trîptofan, derbirîna genên bo çêkirina trîptofanê rêk dixe.

Gava di xaneyê de an jî li hawirdora xaneyê de xestiya trîptofan kêm be, trp operon vekiriye û dikare bi libergirtinê kodên enzîmên bo rêvebirîna karlêkên ji bo çêkirina asîda amînî ya bi navê trîptofan biguhazîne ARN-peyamberê. ARN-pêyamber bi rêbaza wergeranê enzîmên ji bo çêkirna trîptofan dide çêkirin. Bi vî awayê xane ji molekulên sakar, asîda amînî ya trîptofan çêdike.

Lê heke di xaneyê de rêjeya trîptofan zêde bibe, libergirina operonê radiweste.

Wekî mînak, bakterî di rûviyên mirovek de be û mirov xurekên bi proteînan dewlemend xwaribe, li hawirdora xaneyê de xestiya trîptofan zêde dibe, trîptofan ber bi nav xaneyê ve tê guhaztin û di xaneyê de xestiya trîptofan zêde dibe.^[12] Di rewşek wisa de ne hewce ye ko xane ji bo çêkirina trîptofan enerjî xerc bike û enzîm berhem bike, li dewsa wê, xane trîptofana di nav xurek de hatî bi kar tîne.

Operonên hanbar

Genên di operonên hanbar (bi îngiîlizî: inducible operon), genên girtî (neçalak) ne, lê gava molekulek piçûk a bi navê molekula hander (bi înglîzî: inducer) bi proteînê rêkxistiner ve girê dibe, genên operonê han dikin bo destpêkirina libergirtinê.

Bakteriya E.coli ji bo laktozê bigire nav xaneyê, wê hilweşîne bo glukoz û galaktozê, û ji wan enerjî bi dest bixe, enzîman bi kar tîne. Genên ko kod dide hemû enzîmên ji bo bikaranîna laktozê, li ser zincîra ADN-yê li pêy hev rêzbûyî ne û wekî lak operon (laktoz operon) tê navkirin. Dirêjiya perçeya ADN-yê ya lak operon bi qasî 6000 cot baz e.^[13]

Lak operon (bi înglîzî: lac operon) di bin kontrola yek promoter de ye, ew jî wekî lak promoter tê navkirin.^[1] Lak operon ji sê cor genên kodkirinê pêk tê, ev genan; lac z, lac y û lac a ne. Ev hersê gen jî kod didin bo bikaranîna laktozê.

Heke di hawirdora xaneyê de laktoz tunebe be, lak pestanbar (bi înglîzî: lac repressor) çalak e û bi operator ve girêdayî ye, loma ARN-polîmeraz nikare bi ADN-peyamberê ve girêdan ava bike. Ango Libergirtina genên lak operon rawestiyaye, ji ber ko pêdivî pê tune, gen girtî ne.

Heke li hawîrdora xaneyê de glukoz tune be lê rêjeya laktoz zêde bibe, îzomerek laktozê (allolaktoz) bi lak pestanbar ve girê dibe û rûxarê wê diguherîne, loma lak pestanbar êdî nikare bi operator ve girêdan ava bike. Di vê rewşê de, li dewsa lak pestenbar, ARN-polîmeraz bi ARN-peyamberê ve girê dibe û libergirtina genên lak operon dest pê dike. Bi vî awayî proteînên (enzîmên) ji bo bikaranîna laktozê tên berhemkirin. Bi kurtasî, di hawirdorê de li gel kêmasiya glukozê û zêdebûna rêjeya laktoz, lak operonê han dike ji bo derbirîna genên bo bikaranîna laktozê..

Çavkanî

^ ^a ^b Parker, N., Schneegurt, M., Tu, A. T., Forster, B. M., & Lister, P. (2016). Microbiology. Houston, Texas: Rice University.
^ David P. Clark, ... Michelle R. McGehee, in Molecular Biology (Third Edition), 2019
^ Osbourn AE, Field B. Operons. Cell Mol Life Sci. 2009 Dec;66(23):3755-75. doi: 10.1007/s00018-009-0114-3. Epub 2009 Aug 7. PMID: 19662496; PMCID: PMC2776167.
^ Ralston, A. (2008) Operons and prokaryotic gene regulation. Nature Education 1(1):216
^ Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "operon". Encyclopedia Britannica, 21 Nov. 2018, [1]. Accessed 13 January 2024.
^ T.M. Picknett, S. Brenner, in Encyclopedia of Genetics, 2001
^ Rittner, Don, and Timothy Lee McCabe. Encyclopedia Of Biology. Facts On File, 2004.
^ “Repressor.” Merriam-Webster.com Dictionary, Merriam-Webster, [2]. Accessed 8 Jan. 2024.
^ ^a ^b Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2008). Biology (8th ed.). San Francisco, CA: Benjamin-Cummings Publishing Company.
^ Clark, D. P., Pazdernik, N. J., & McGehee, M. R. (2018). Molecular Biology (3rd ed.). London: Academic press,Elsevier.
^ Murray, G., Murray, J., Granner, & MAYES. (2003). Harper's Biochemistry Illustrated (26th ed.). McGraw-Hill.
^ Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). NY: Garland Science.
^ S.W.D. and King, R.C. (2002) A dictionary of genetics. 7th. ed. New York, NY, USD: Oxford University Press.

[Microbiology-1] Parker, N., Schneegurt, M., Tu, A. T., Forster, B. M., & Lister, P. (2016). Microbiology. Houston, Texas: Rice University.

[2] David P. Clark, ... Michelle R. McGehee, in Molecular Biology (Third Edition), 2019

[3] Osbourn AE, Field B. Operons. Cell Mol Life Sci. 2009 Dec;66(23):3755-75. doi: 10.1007/s00018-009-0114-3. Epub 2009 Aug 7. PMID: 19662496; PMCID: PMC2776167.

[4] Ralston, A. (2008) Operons and prokaryotic gene regulation. Nature Education 1(1):216

[5] Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "operon". Encyclopedia Britannica, 21 Nov. 2018, [1]. Accessed 13 January 2024.

[6] T.M. Picknett, S. Brenner, in Encyclopedia of Genetics, 2001

[Encyclopedia_Of_Biology-7] Rittner, Don, and Timothy Lee McCabe. Encyclopedia Of Biology. Facts On File, 2004.

[8] “Repressor.” Merriam-Webster.com Dictionary, Merriam-Webster, [2]. Accessed 8 Jan. 2024.

[Campbell-9] Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2008). Biology (8th ed.). San Francisco, CA: Benjamin-Cummings Publishing Company.

[Molecular_biology-10] Clark, D. P., Pazdernik, N. J., & McGehee, M. R. (2018). Molecular Biology (3rd ed.). London: Academic press,Elsevier.

[Illustrated_Biochemistry.-11] Murray, G., Murray, J., Granner, & MAYES. (2003). Harper's Biochemistry Illustrated (26th ed.). McGraw-Hill.

[MOLECULAR_BIOLOGY_OF_THE_CELL-12] Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). NY: Garland Science.

[13] S.W.D. and King, R.C. (2002) A dictionary of genetics. 7th. ed. New York, NY, USD: Oxford University Press.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]