Genregulation bei Prokaryoten
Die Genregulation bei Prokaryoten steuert die Aktivität von Genen und bestimmt, ob und wann bestimmte Proteine in der Zelle gebildet werden. Einige Gene sind konstitutiv aktiv, während andere nur unter bestimmten Bedingungen an- oder abgeschaltet werden.
Das Operon-Modell, entwickelt von François Jacob und Jacques Monod, erklärt den Mechanismus für das An- und Abstellen von Genen bei Bakterien. Gene zur Regulation sind in Funktionseinheiten, sogenannten Operons, auf der DNA organisiert.
Ein Operon besteht aus folgenden Elementen:
- Promotor: Reguliert den Start der Transkription
- Operator: Reguliert die Transkription durch Bindung von Regulationsfaktoren
- Strukturgene: Gene, die durch das Operon reguliert werden
- Regulatorgen: Codiert für Regulationsfaktoren
Definition: Ein Operon ist eine funktionelle Einheit auf der DNA, die aus regulatorischen Elementen und Strukturgenen besteht und die koordinierte Expression mehrerer Gene ermöglicht.
Die Genregulation bei Prokaryoten erfolgt hauptsächlich durch zwei Mechanismen:
- Substratinduktion:
Das Substrat z.B.Lactose induziert die Genexpression
Es bindet an den Repressor und deaktiviert ihn
Die Transkription der Strukturgene kann stattfinden
Beispiel: Das lac-Operon beim E. coli-Bakterium wird durch Lactose induziert. Wenn Lactose in die Zelle gelangt, bindet es an den Repressor und inaktiviert ihn, wodurch die Gene für den Lactoseabbau abgelesen werden können.
- Endproduktrepression:
Eine hohe Konzentration des Endprodukts induziert die Genrepression
Das Endprodukt bindet an den Repressor und aktiviert ihn
Die Transkription der Strukturgene wird blockiert
Beispiel: Das Tryptophan-Operon beim E. coli-Bakterium wird durch Tryptophan reprimiert. Wenn genug Tryptophan vorhanden ist, bindet es an den Repressor, aktiviert ihn und stoppt die Transkription der Gene für die Tryptophansynthese.
