28 Repression – Gene werden ausgeschaltet Das Trp-Operon von E. coli (kAbb. 24) ist grundsätzlich „an“, erst durch ein entstandenes Produkt wird das Operon ausgeschaltet – diesen Vorgang nennt man Repression1. Das Trp-Operon codiert Enzyme, die zur Synthese der lebenswichtigen Aminosäure Tryptophan benötigt werden (kAbb. 24 oben). Dieser Vorgang läuft so lange ab, bis Tryptophan in ausreichender Menge vorliegt. Ist eine gewisse Konzentration an Tryptophan erreicht, kann es an die vorliegenden inaktiven Repressormoleküle 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 Operon so abschalten (kAbb. 24 unten). Man spricht hier von Endprodukt-Repression. Diese Regulationsmechanismen (sowohl Substrat-Induktion als auch Endprodukt-Repression) kann in dieser Form nur bei Prokaryoten funktionieren: Im Gegensatz zu Eukaryoten erfolgt bei den kleinen Zellen der Prokaryoten Transkription und Translation ja räumlich und zeitlich nahe aneinander. Sie erfolgen direkt und fast gleichzeitig. Dadurch liegen die Moleküle des Stoffwechsels (Substrat, Produkte, Enyzme) nahe genug an der DNA, um mit dem Operon in Wechselwirkung treten zu können. Die hier genannten Vorgänge sind nur zwei Beispiele dafür, wie Regulationsmechanismen an der DNA wirken können. Molekularbiologinnen und Molekularbiologen kennen heute eine Vielzahl von derartigen, zum Teil deutlich komplizierteren, Mechanismen. 1 Repression: reprimere (lat.) = zurückdrängen; bedeutet Unterdrückung, sowohl im allgemeinen Sprachgebrauch als auch hier als Fachbegriff der Genetik Beim Trp-Operon unterdrückt das Endprodukt die Transkription, in dem es den Repressor aktiviert 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) Operatorfunktion Promotor Operator Strukturgene Transkription Translation Regulatorgen Das Endprodukt aktiviert den Repressor (Endprodukt-Repression). Das Regulatorgen codiert auch hier für den Repressor. inaktiver Repressor 5’ 3’ 5’ Abb. 24: 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. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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