Regulation von Genexpression

Es gibt zwei Sorten von Proteinen: Die Einen werden ständig benötigt (z.B. Enzyme des Energiestoffwechsels) und transkribiert werden, deren Gene nennt man konstitutive Gene. Die Anderen, Proteine die nur manchmal zu bestimmten Bedingungen benötigt werden, werden aus so genannten regulierten Genen transkribiert - Für diese Regulation gibt es zwei Möglichkeiten.

Substrat-Induktion

Beispiel: Lactose-Operon von E. coli

Bei der Transkription und Translation eines bestimmten Genabschnitts wird andauernd ein Repressorprotein gebildet. Auf der DNA liegt das Regulatorgen, das zur Bildung eines Repressors verantwortlich ist, vor dem Promotor, dem Operator und den Strukturgenen vor: Regulatorgen - Promotor - Operator - Strukturgene

Der Repressor lagert sich, sofern keine Lactose vorhanden ist, an dem Operator an der DNA an - Soll die RNA-Polymerase die Strukturgene transkribieren und eine mRNA aufbauen, wird sie durch den Repressor blockiert und kann nicht “weiterfahren“.

Liegt aber Lactose vor, so lagert sie sich an dem Repressormolekül an und verändert dessen Struktur. Der Repressor wird inaktiv, kann sich nichtmehr an der DNA anlagern und die RNA-Polymerase kann die Gene des Lactosestoffwechsels transkribieren. Die, durch Translation, entstandenen Enzyme spalten die vorhandene Lactose in Glucose und Galactose. Da die Lactose gespalten wurde, wird der Repressor wieder aktiv und blockiert den Transkriptionsprozess.

Endprodukt-Repression

Beispiel: Tryptophan-Operon von E. coli

Im Vergleich zur Substrat-Induktion, wird bei der Endprodukt-Repression andauernd ein inaktiver Repressor zusammen mit Enzymen für den Tryptophan-Aufbau gebildet.

Entsteht aber, durch die Enzyme, Tryptophan, lagert sich Tryptophan als Effektor an den inaktiven Repressor und aktiviert ihn. Da der Repressor aktiv ist, kann er sich an den Operator der DNA binden und die Transkripiton stoppen.

Fällt die Tryptophankonzentration wieder, löst sich das Tryptophanmolekül von dem Repressor. Daraufhin verändert dieser wieder seine Struktur und passt nichtmehr zu dem Operator, er wird inaktiv und die Transkription wird wieder ermöglicht.