Genregulation

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Zu Beginn werden hier erst einmal die Bestandteile für eine Genregulation aufgeführt:

  • Strukturgene: Sie enthalten die genetischen Informationen zur Bildung von Enzymen
  • Regulatorgen: Diese enthält die Information zur Bildung eines Repressor-Proteins
  • Repressor: Protein das die Enzymsynthese unterbinden kann
  • Operator: DNA-Abschnitt an dem das Repressor-Protein reversibel binden kann
  • Promoter: DNA-Abschnitt an dem die RNA-Polymerase bindet
  • Operon: Oberbegriff für den DNA-Abschnitt aus Promoter, Operator und Strukturgen

 

Es gibt zwei verschieden Operon-Modelle, die im Folgenden vorgestellt werden, dass ist zum einen das Lac-Operon (Lac=Lactose) und das trp-Operon (trp=Tryptophan), wobei man den Vorgang am Lac-Operon auch als Substrat-Induktion bezeichnet und den Vorgang am trp-Operon als Endproduktrepression.

Nun werden Aktivierung und Deaktivierung dieser beiden Operonmodelle erklärt. Zu erst das Lac-Operon.

Akitvierung:

Durch das Regulatorgen (Transkription/Translation) entsteht einer aktiver Repressor, welcher durch die Lactose inaktiv wird. Dieser inaktive Repressor kann nicht am Operator binden. Die DNA-Polymerase kann den DNA-Strang ohne Probleme entlang wandern und somit kann durch die Hilfe der Strukturgene die Enzymsynthese stattfinden. Die Lactose wird durch die Enzyme abgebaut, wenn keine mehr vorhanden ist, wird der Repressor wieder aktiv und der Syntheseweg wird durch die Bindung des aktiven Repressors mit dem Operator gestoppt.

Deaktivierung:

Durch das Regulatorgen (Transkription/Translation) entsteht ein aktiver Repressor (Protein), welcher an den Operator bindet. Der Repressor verhindert, dass die RNA-Polymerase den DNA-Strang entlang gleiten kann. Dadurch können die Strukturgene keine Enzymsynthese durchführen.

Jetzt kommt die Erklärung zur Aktivierung und Deaktivierung am trp-Operon.

Aktivierung:

Die Polymerase läuft an der RNA entlang. An dem Regulatorgen und den Strukturgenen findet die Transkription und Translation statt. Dadurch entsteht am Regulator ein inaktiver Repressor und an den Strukturgenen Enzyme. Je mehr Enzyme gebildet werden, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie auf die Vorstufe von einem Protein treffen und gemeinsam ein Protein bilden. Das gebildete Enzym ist in diesem Fall dann natürlich das Tryptophan.

Deaktivierung:

Ist genug Tryptophan vorhanden, trifft es auf den Repressor, welcher dadurch aktiviert wird. Die Struktur passt nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip in den Operator, dadurch kann die RNA-Polymerase nicht mehr an der DNA entlang laufen. An den Strukturgenen finden keine Enzymsynthesen mehr statt, in Folge dessen sinkt der Tryptophan-Spiegel solange ab, bis keine Enzyme mehr vorhanden sind. Anschließend beginnt der ganze Vorgang mit der Aktivierung von vorne.

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