am Puls Biologie 8, Schulbuch

26 Repression – Gene werden ausgeschaltet Das Trp-Operon von E. coli ( k Abb. 18) stellt den umgekehrten Fall des Lac-Operons dar: Hier ist das Operon grundsätzlich „an“, erst durch ein Substrat wird der Operator ausgeschaltet – die- sen Vorgang nennt man Repression 1 . Das Trp-Operon codiert Enzyme, die zur Synthese der lebenswichtigen Aminosäure Tryptophan be- nötigt werden ( k Abb. 18 oben). Dieser Vorgang läuft so lange ab, bis Tryptophan in ausreichen- der Menge vorliegt. Ist eine gewisse Konzentration an Tryptophan er- reicht, kann es an die vorliegenden inaktiven Re- pressormoleküle binden. Im Unterschied zu den Repressoren des Lac-Operons sind diese Proteine inaktiv und werden erst durch die Bindung mit Tryptophan aktiviert. Ist dies der Fall, kann der Repressor an den Operator binden und das Ope- ron so abschalten ( k Abb. 18 unten). Man spricht hier von Endprodukt-Repression . Diese Regulationsmechanismen (sowohl Subst- rat-Induktion als auch Endprodukt-Repression) kann in dieser Form nur bei Prokaryoten funktio- nieren: Im Gegensatz zu Eukaryoten erfolgt bei den kleinen Zellen der Prokaryoten Transkription und Translation ja räumlich und zeitlich nahe an- einander. Sie erfolgen direkt und fast gleichzei- tig. Dadurch liegen die Moleküle des Stoffwech- sels (Substrat, Produkte, Enyzme) genügend nahe an der DNA, dass sie mit dem Operon in Wechselwirkung treten können. Die hier genannten Vorgänge sind nur zwei Bei- spiele dafür, wie Regulationsmechanismen an der DNA wirken können. Molekularbiologinnen und Molekularbiologen kennen heute eine Viel- zahl von derartigen zum Teil deutlich komplizier- teren Mechanismen. Beim Trp-Operon un- terdrückt das End- produkt die Tran- skription, in dem es den Repressor akti- viert an aus aktiver Repressor Substrat (Vorstufe) Endprodukt (Tryptophan) Stoffwechselweg Enzym 1 Enzym 2 Enzym 3 Enzym 4 Enzym 5 Operon (hier speziell das Trp-Operon) Operator- funktion Promotor Operator Strukturgene Transkription Translation Regulatorgen Das Endprodukt aktiviert den Repressor: Endproduktrepression Das Regulator- gen codiert auch hier für den Repressor. inaktiver Repressor 5’ 3’ 5’ Abb.18: Das Trp-Operon. Bei diesem Typ von Operon ist das Gen grundsätzlich angeschaltet, die Zelle produziert Enyzme, die ein Endprodukt herstellen (in diesem Fall Tryptophan). Erreicht die Konzentration des Endprodukts in der Zelle eine gewisse Konzentration, kann es den Repressor aktvieren. Der Repressor kann an den Operator binden – das Gen wird abgeschaltet: Man spricht von Endprodukt-Repression. Glossar 1 Repression (vom Lateinischen reprimere für zurückdrängen) bedeutet Unterdrückung, so- wohl im allgemeinen Sprachgebrauch als auch hier als Fachbegriff der Genetik. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv