Genregulation durch Substratinduktion beim Lac-Operon
Das Lac-Operon-Modell stellt einen fundamentalen Mechanismus der Genregulation bei Prokaryoten dar. Bei der Substratinduktion wird die Genexpression durch das Vorhandensein eines spezifischen Substrats - in diesem Fall Lactose - gesteuert. Dieser Prozess ist ein Paradebeispiel für die positive Genregulation.
Wenn Lactose im Bakterium vorhanden ist, bindet sie an den Repressor, der vom Regulatorgen produziert wird. Diese Bindung führt zu einer entscheidenden Veränderung der Raumstruktur des Repressors. Der veränderte Repressor kann nicht mehr an den Operator binden, wodurch die RNA-Polymerase ungehindert an den Promoter andocken und die Strukturgene transkribieren kann.
Die Regulation der Genaktivität durch das Operon-Modell zeigt sich besonders effizient beim Lactoseabbau. Die RNA-Polymerase kann nun ungehindert die Gene lacZ, lacY und lacA ablesen, die für die Enzyme β-Galactosidase, Permease und Transacetylase codieren. Diese Enzyme sind essentiell für den Abbau und Transport von Lactose.
Definition: Die Substratinduktion ist ein Regulationsmechanismus, bei dem die Anwesenheit eines Substrats die Expression der für seinen Abbau benötigten Gene aktiviert.