Genregulation bei Eukaryoten

Die Genregulation bei Eukaryoten ist komplexer als bei Prokaryoten und umfasst mehrere Ebenen der Kontrolle. Drei wichtige Aspekte sind:

1. Umstrukturierung des Chromatins
2. Kontrolle der Transkription
3. Alternatives Spleißen

Die Umstrukturierung des Chromatins spielt eine wichtige Rolle bei der Zugänglichkeit der Gene für die Transkriptionsmaschinerie. Durch Modifikationen der Histone und der DNA selbst kann die Genexpression reguliert werden.

Die Kontrolle der Transkription bei Eukaryoten ähnelt in einigen Aspekten der Regulation bei Prokaryoten, ist aber durch zusätzliche Faktoren und Regulatorsequenzen komplexer.

Das alternative Spleißen ermöglicht es Eukaryoten, aus einem Gen mehrere verschiedene Proteine zu produzieren, indem die Exons eines Gens auf unterschiedliche Weise zusammengesetzt werden.

Vocabulary: Chromatin ist die Verpackungsform der DNA im Zellkern von Eukaryoten.

Highlight: Die mehrschichtige Regulation bei Eukaryoten ermöglicht eine feinere Abstimmung der Genexpression als bei Prokaryoten.

Diese komplexen Regulationsmechanismen ermöglichen es eukaryotischen Organismen, ihre Genexpression präzise an verschiedene Entwicklungsstadien und Umweltbedingungen anzupassen.

Genregulation durch Substratinduktion

Die Substratinduktion ist ein wichtiger Mechanismus der Genregulation bei Prokaryoten. Bei diesem Prozess induziert ein Substrat die Genexpression, indem es an einen Repressor bindet und diesen deaktiviert. Das Regulatorgen bewirkt die Herstellung eines aktiven Repressors.

Ein klassisches Beispiel für die Substratinduktion ist das Lac-Operon-Modell:

• Das Lactose-Operon im Bakterium E. coli reguliert die Produktion von Enzymen, die Lactose abbauen.
• Die Gene sind entweder an- oder ausgeschaltet, abhängig von der Konzentration des Substrats.

Vocabulary:

• Ein Repressor ist ein Protein, welches sich an den Operator in der DNA bindet.
• Ein Substrat ist ein Stoff, der in einer enzymatischen Reaktion umgesetzt wird.

Der Prozess der Substratinduktion läuft wie folgt ab:

1. Wenn keine Lactose vorhanden ist, produziert das Regulatorgen einen aktiven Repressor, der an den Operator bindet und die Genexpression verhindert.
2. Ist Lactose vorhanden, bindet sie an den Repressor und verändert dessen Raumstruktur. Der inaktive Repressor passt nicht mehr an den Operator.
3. Die RNA-Polymerase kann nun ungehindert den DNA-Strang transkribieren.

Example: Im Fall des Lac-Operons beginnt die Zelle mit der Produktion von β-Galactosidase, wenn Lactose vorhanden ist. Das zweite Strukturgen codiert für eine Permease, die den Transport von Lactose durch die Zellwand ermöglicht.

Highlight: Die Substratinduktion ist ein Beispiel für eine positive Genregulation, bei der die Anwesenheit eines Substrats die Genexpression aktiviert.