Regulacja ekspresji genów u prokariota

Pojęcia :



Ekspresją genu nazywa się ujawnienie się funkcji genu pod

wpływem różnych czynników wewnątrz i
zewnątrzkomórkowych.



Induktorem nazywamy substancję której obecność uruchamia

wytwarzanie białek, a proces ten nazywamy indukcją.



Β-galaktozydaza jest to enzym indukowany. Jej substratem

jest laktoza.

Budowa genu bakterii:

Część nie podlegająca

transkrypcji to promotor

Część podlegająca transkrypcji

to część kodująca sekwencję

aminokwasów

Kilka genów strukturalnych,

promotor oraz operator

tworzy tzw. operon

Operony mogą być regulowane

przez wspólną sekwencję

regulatorową, tworzą wtedy

regulony.

Regulacja negatywna

•Gdy represor jest związany z operatorem:

 Kiedy represor jest związany z operatorem, polimeraza RNA

nie może się połączyć z przyległym genem promotorowym
(P), który ułatwia ekspresję genów strukturalnych. Obecność
represora w miejscu operatorowym stanowi zawadę
przestrzenną i w ten sposób blokuje wiązanie polimerazy
RNA przez promotor.

•Gdy represor jest związany z induktorem:

 Podczas indukcji induktor łączy się z represorem co

powoduje inaktywację represora, który nie może się
związać z operatorem. Jeśli operator nie jest związany z
represorem, polimeraza RNA może się połączyć z
promotorem i transkrypcja, a ostatecznie translacja genu
strukturalnego może zachodzić.

Operon lac ulega indukcji, dopóki w bakterii występuje laktoza
która w tym procesie pełni funkcje induktora, jednak gdy
występuje jeszcze glukoza proces ten jest hamowany .

Gdy bakterie zostają eksponowane na laktozę jako źródło węgla,
β-galaktozydaza nie jest jedynym indukowanym białkiem.
Wykazano, że w tym operonie występuje kilka genów
strukturalnych, które określono jako operon lac. Operon lac
tworzą geny strukturalne lac Z, lac Y i lac A, które kodują
odpowiednio: β-galaktozydazę, β-galaktozydopermazę i
transacetylazę galaktozydów. Permeaza uczestniczy w aktywnym
transporcie laktozy z otoczenia przez ścianę komórkową bakterii
do wnętrza komórki, natomiast funkcja transacetylazy nie jest
dobrze poznana. Fizjologicznym induktorem jest allolaktoza,
która powstaje z laktozy przez transglikozylację.

Geny kodujące enzymy syntetyzujące tryptofan są

zorganizowane w operon reprymowalny, tj. taki, który
normalnie jest aktywnie transkrybowany. Operon ten
zawiera pięć genów strukturalnych dla syntezy
enzymów. Gen regulatorowy koduje białko
represorowe, które różni się od represora laktozowego
tym, że jest syntetyzowane w formie nieaktywnej.
Białko represorowe może się przyłączyć do operatora
w momencie gdy do represora przyłączy się
korepresor - tryptofan. Transkrypcja operonu
blokowana jest do chwili gdy wystąpi zapotrzebowanie
na tryptofan.

Regulacja Pozytywna

Z pozytywną regulacją transkrypcji spotykamy się wtedy gdy

białko regulatorowe łączy się z DNA i uruchamia
transkrypcję. Białko to jest wtedy określane jako aktywator
a nie represor inicjacji transkrypcji. Przykładem takiego
aktywatora u E.coli jest białko CAP. Jako źródło pokarmu
E.coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, jednak w
wypadku gdy stężenie u glukozy maleje bakteria może
uruchomić inne geny aby mogło dojść do indukcji enzymów
biorących udział w innych szlakach metabolicznych. Genem
jest operon laktozowy który polega w tym momencie
kontroli negatywnej jak i pozytywnej. W wypadku
zmniejszenia stężenia glukozy kompleks CAP łączy się z
operonem laktozowym i aktywuje transkrypcję.



Intensywność syntezy białek u E.coli
regulowana jest na poziomie transkrypcji.
Niektóre geny mogą być regulowane na
potranskrypcyjnych etapach ekspresji genu.
Cząsteczki mRNA ulegają transkrypcji z
różną szybkością. U E.coli różnica może być
1000-krotna. Okres trwania cząsteczki mRNA
w komórce bakteryjnej jest bardzo krótki
przez co cząsteczka która ulega szybkiej
transkrypcji dostarcza więcej cząsteczek
białka. Związane to wszystko jest z
zdolnością rybosomów do łączenia się z
mRNA podczas inicjacji translacji.

Document Outline