Induktion und Repression


Welches Enzym wird wann gebraucht?

Wie bereits oft erwähnt sind bei Escherichia Coli zeitgleich nur etwa 600 von 3000 Genen aktiv. Die inaktiven Gene (regulierte Gene) werden nicht benötigt und daher auch nicht transkribiert, wohingegen einige Gene pausenlos gebraucht werden und daher ständig transkribiert werden (Strukturgene: gutes Bsp.: Enzyme zum Abbau von Glukose).
Jacob&Monod erarbeiteten die Grundlagen der Genregulation bei anabolischen (aufbauendem) und katabolischen (abbauendem) Stoffwechsel. Bei katabolischem Stoffwechsel spricht man von Geninduktion.
Beispiel für Induktion ist hier das An- und Ausschalten der regulierten Gene für den Laktoseabbau bei E.Coli.

Induktion

Dafür sind 3 hintereinander liegende Gene zuständig, die nur bei Bedarf transkribiert werden. Die Kontrollstelle, der Promoter, definiert Startpunkt und Leserichtung für die RNA-Polymerase an. Da die Gene jedoch nicht ständig benötigt werden, ist der Operator der Kontrollregion durch einen Repressor versperrt und somit das gesamte Operon (Promotor, Operator und die Strukturgene bilden zusammen ein Operon, in diesem Fall das Laktose Operon / lac-Operon).
Werden die Enzyme zum Laktoseabbau nun benötigt so fungiert Laktose selbst als Effektor. D.h. der aktive Repressor am Operator wird durch Laktose deaktiviert (Modifikation der Raumstruktur) und dieses löst sich vom Operator. Jetzt kann also die Proteinbiosynthese beginnen und die notwendigen Enzyme zum Abbau von Laktose können gebaut werden. Nach erledigter Arbeit (Laktose komplett abgebaut) lagert sich der Repressor wieder am Operator an.

Soll hingegen bei katabolischem Stoffwechsel verhindert werden, dass der zu produzierende Stoff im Überfluss hergestellt wird, so spricht man von Genrepression. Hier übernimmt das Endprodukt selbst die Rolle des "hemmenden Effektors".

Repression

Der Repressor ist in diesem Fall normalerweise inaktiv und wird nach hinreichender Produktion des Endproduktes durch dieses selbst manipuliert. Hier verändert sich die Raumstruktur so, dass der Repressor seine inhibitorische Funktion aktiviert und an den Operator bindet. Die RNA-Polymerase kann die Transkription nicht beginnen, da das Operon versperrt ist.
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