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Lyse und Lysogenie
23.4.2021
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Entscheidung zwischen Lyse und Lysogenie Der Bakteriophage 2 (lambda) ist ein temperenter Virus, der entweder in der Wirtszelle den lytischer oder den lysogenen Zyklus startet. Beim lysogenen Zyklus integriert der Phage seine DNA in das Genom des Wirts, die dann bei jeder Zellteilung an die Wirts-Tochterzellen weitergegeben wird. Äußere Faktoren (wie z.B. UVStrahlung oder Antibiotika aber auch Nährstoffmangel oder Schäden, die innerhalb der DNA aufgetreten sind) können den Phagen dazu veranlassen, in den lytischen Zyklus überzugehen (Induktion). Lysogener Zustand Lytische Gene cl cro lysogene Gene lytische Gene Regulatorgen Operator 01 und 02 Operator 03 cro Promotor-Region Operator 1 Operator 2 aktives cl-Protein (Dimer) = lambda-Repessor Operator 3 Regulatorgen RNA-Polymerase inaktives cl-Protein (Monomer) cl ELEMENT FUNKTION Promotorregion gemeinsamer Promotor für die Transkription der lysogenen Gene und des cl-Gens sowie der lytischen Gene und des cro-Gens mRNA Lysogene Gene Regulatorgen: codiert für das cl-Protein, das den lysogenen Zyklus erhält Regulatorgen: codiert für das cro-Protein, das den lytischen Zyklus einleitet weitere Strukturgene, deren Produkte den lysogenen Zyklus stabilisieren weitere Strukturgene, deren Produkte die Lyse der Zelle verursachen Bindungsstellen für das cl-Protein, kontrollieren die Transkription des cro-Gens und der lytischen Gene Bindungsstelle für das cro-Protein, kontrolliert die Transkription des cl-Gens und der lysogenen Gene Die RNA-Pol kann in der einen Promotorhälfte im Bereich von 03 binden und cl sowie die nachfolgenden lysogenen Gene transkribieren. Das cl-Gen kodiert für eine Polypeptidkette, die ein inaktives cl-Monomer bildet. Zwei Monomere aggregieren zu einem dimeren cl-Protein. Erst in der dimeren Form ist das cl-Protein aktiv und...
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wird auch als -Repressor bezeichnet. Der X-Repressor bindet an die beiden Operatoren 01 und 02. Daher kann die RNA-Pol den lytischen Teil des Promotors nicht transkribieren, cro und die lytischen Gene sind reprimiert. Induktion des lytischen Zyklus Lytische Gene Regulatorgen mRNA cro Promotor-Region Operator 1 cro-Protein Operator 2 Operator 3 RNA-Polymerase Regulatorgen cl Lysogene Gene Durch UV-Licht oder Chemikalien wird die recA-Protease aktiviert. Sie spaltet den dimeren λ-Repressor in 2 cl-Monomere. Diese sind inaktiv und können nicht mehr an 02 und 01 binden. Dadurch kommt es zur Transkription von cro und den lytischen Genen. Das cro-Protein reprimiert durch Bindung an 03 das cl- Gen, so dass kein -Repressor mehr synthetisiert werden kann. Vergleich Kontrolle des -Operons mit der Regulation des lac-Operous 1) Im 2-Operon sind die Gene links und rechts von einer zentralen Promotorregion angeordnet, die RNA- Polymerase transkribiert also in 2 Richtungen, wohin gegen das lac-Operon nur in einer Richtung abgelesen wird. Zudem sind beim 2-Operon drei Operatoren direkt hintereinander geschalten, während das lac-Operon nur einen Operator besitzt. 2) Die Kontrolle im 2-Operon erfolgt durch 2 unterschiedliche Repressorproteine, den 2-Repressor (cl-Dimer) und cro-Protein, die als Gegenspieler funktionieren. Beide binden an einen Operator. Im lac- Operon gibt es nur einen Repressor. 3) Die Bindung des lac-Repressors an die Operator-DNA wird durch den Effekt der Lactose reversible aufgehoben. Die Induktion des 2-Operons erfolgt dagegen irreversibel in Form eines genetischen Schalters, der nur ein einziges Mal betätigt werden kann.