ObrazE113

o_m

iac2 I /»cr I    mc a 1

ł

!OC\

t

tacZ | tac Y |

t    i t I

—•*    i p.galaktozyuoza pumHia tranaacetyfaza

leptosor lec lopiosor tac

Ryt l Strukturo oparonu tac I

W nni-mnli* tac genami struktury są geny łacZ. łacY i lacA, kodujące odpo- i

wlfltinlo |t|«lłHnłydł»JfMfniM»f j trnnsnrytyiazę Transkrypcjiopero i

nu far prowadzi do powaltania jednego po licittronaiMgo -mJlNA, któiy . ulega następnie tronslacj), produkując wszystkie trzy enzymy (ryj. jji PoUcistronowy mRNA gwarantuje, że ekspresja wszystkich trzech enzy i mdw kodowanych przez pperon tac będzie regulowana w sposób sicoor-dynowany. Transkrypcja ©peronu tac odbywa się z pojedynczego promo- j lora (Pi«b który położony jest powyżej genów struktury (rys. 1) i doktó [ rrgo przyłącza się poliińeraza RN A (patrz temat G2). Pomiędzy, i genami struktury leży jeszcze sekwencja operatora (Ouc), a przed ]

motorem znajduje się gen represora łac (lacl).

[ pn> i

Ropresor /»«

CRP/CAP

Cen ład ma awdj własny promotor (P/jci), który wiąże polimerazę NU i i prowadzi syntezę mRNA represora hc. W wyniku translacji mRNA powstają monomery represora. Cztery identyczne monomery represora. łączą się ze sobą i tworzą laktywny tetramer, który może mocno związał I się z miejscem operatorowym łac (Ou*). Operator 0/„_c ma sekwencje J pslindromowę. Oznacza tb, że ta sama sekwencja odczytywana jestzjed-1 nej nici ora/ z nici do niej komplementarnej (w przypadku obu nid sek- f wenrja odczytywana Jestjw kierunku od 5' do 3'). Ta symetria miejsca | operatorowego odpowiada symetrii represora w formie teframeryczńej.

Przy braku induktora, np. allolaktozy lub IPTC, gen fad ulega ekspre I sji, a powstający represor łac wiąże się z miejscem operatorowym Ok j i blokuje transkrypcję genów laćZ, lacY i lacA (rys. 2). W czasie indukcji I

/acz I <acr I lacA

mRNA

monomer represora Aso

brak iranskrypcji genOw struktury

flys. f Rmpreata trmrtsArypcfl oberonu tac przez represor w nioobecnoSci mduktort ₍

induktor wiąże się z represorem. Powoduje to konformacyjną zmianę represora, która w znacznym stopniu zmniejsza jego powinowactwo do miejsca operatorowego lac. Tak zmieniony represor oddysocjowuje od miejsca operatorowego i pozwała polimerazie RN A (związanej już wcześniej z promotorem przylegającym do sekwencji operatorowej) rozpocząć transkrypcję genów lacZ, łacY i lacA (rys. 3). Prowadzi to do powstania wielu kopii policistronowego mRNA i, po translacji, dużej ilości wszystkich trzech enzymów. Jeżeli induktor zostanie usunięty, represor lac szybko wiąże się ponownie z operatorem i transkrypcja zostaje natychmiast zahamowana. Transkrypt lacZYA jest bardzo niestabilny, w komórce jesion szybko degradowany i dlatego tuż po „wyłączeniu" transkrypcji operonu lac, wytwarzanie p-galaktozydazy, permeazy i Iransacetylazy zostaje natychmiast wstrzymane.

Pi	o,	(polimer ara ■cl RNA	—
I TT “55"	T^p	■ lacZ	IscY	lacA |
mOMA - ^taCl	L.	lacZ	lacY	frcA
ł	nieaktywny telramer represora lac	\	' \	P“~~" imw \

(3 —p-galaktozydaza permeaza transacetyiara

monomer    i

represom lac    I

induktora

(np eltolaktoza IPTG)

Rys. 3. Induktor unieczynnia represor lac pozwalając na transkrypcję genów struktury

Wysoki poziom transkrypcji operonu lac wymaga obecności specylicz-nego białka nkływnjąftgn katabolizm zwanego CAP (ang. catabolite activator protein) lub receptorem cAfrtP (CRP; ang. cAMP receptor protein). Białko CAP w swojej aktywnej formie jest dimerem. który nie może się zwiąża?-g DNA, zanim nie utworzy kompleksu z 3'3’-cyklicznym AMP (cAMP). Kompleks CRP-cAMP wiąże się z promotorem lac tuż przed miejscem rozpoznawanym przez polirrieiazę-RNA. Ułatwia to | wiązanie się polimerazy RNA z promotorem i stymuluje transkrypgę operonu lac.

To, czy białko CRP wiąże się, czy też nie z promotorem lac, zależy od źródła wggla,'którejest dostępne cty&hafeterii (rys. 2). Kiedy dostępna jest glukoza, E. coli nie potrzebuje wykorzystywać laktozę i operon laktozowy nie musi być aktywny. Glukoza hatnuje-aktywnośe cykłazy irlrny łanowej. enzymu który syntetyzuje rflMP 7 ATĘ Zatem, w obecności glukozy '«'i»ymąrfłWnm<S^nttfy.jiw»lw»«-rAMP spada, a tO powoduje, Że CRP me może się wiązać z promotorem lac i transkrypcja operonu lac jest słaba (nawet jeśli w komórce znajduje się równocześnie laktoza). Kiedy w komórce btakujc-głukozy, aktywność ęyklazy adenylanowej nie jest hamowana. Powoduje to yn^ynątrrl-rirnóTkowy wzrost poziomu cAMP i tworzy się wtedy kompleks CRP-cAMP. Dlatego właśnie, przy braku