Die Genregulation ist lebenswichtig für Bakterien und Archaeen und ermöglicht es ihnen, auf Veränderungen in ihrer Umgebung zu reagieren, indem die Proteinbiosynthese gesteuert wird. Dabei handelt es sich um ein effizientes Programm der Zelle, das eine Über- oder Unterproduktion von Proteinen verhindert.
Eine Definition der Genregulation bei Prokaryoten
Prokaryoten sind Organismen, deren Aufbau in Abbildung 1 dargestellt wird. Die Genregulation bei Prokaryoten kann in verschiedene Mechanismen eingeteilt werden, von denen wir uns hier auf die Transkriptionsebene konzentrieren.
Die Schritte der Transkription bei Prokaryoten
Die Transkription bei Prokaryoten erfolgt in drei Schritten: Initiation, Elongation und Termination. Die RNA-Polymerase, bestehend aus einem Core-Polymerase-Proteinkomplex und einem Sigma-Faktor, spielt eine Schlüsselrolle. Abhängig von den Umweltbedingungen wählt die Zelle den passenden Sigma-Faktor aus, der bestimmt, an welche Bereiche der DNA die RNA-Polymerase bindet.
Mechanismen der Genregulation bei Prokaryoten
Prokaryoten haben verschiedene Möglichkeiten, die Genregulation zu steuern. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf regulatorische Sequenzen auf der DNA und regulatorische Proteine. Repressoren und Aktivatoren spielen hierbei eine entscheidende Rolle. Während Repressoren die Expressionsrate von Genen verringern, erhöhen Aktivatoren sie.
Weitere Mechanismen der Genregulation
Prokaryoten haben zusätzliche Mechanismen, um die Genregulation zu steuern. Dazu gehören die Veränderung der Nukleotidsequenz, die Kontrolle der Translation, die Lebensdauer der mRNA, posttranslationale Modifikationen und die Einwirkung von Umweltparametern.
Das Operon-Modell der Genregulation bei Prokaryoten
Das Operon-Modell ist eine funktionelle Einheit der DNA bei Prokaryoten. Es besteht aus einem Promotor, einem Operator und den Strukturgenen. Der Promotor bindet die RNA-Polymerase, der Operator ist die regulatorische Sequenz auf der DNA. Die Strukturgene codieren Proteine, während der Regulator die DNA-Sequenz ist, die für regulatorische Proteine codiert.
Die Genregulation bei Prokaryoten kann in zwei Modelle eingeteilt werden: Substratinduktion und Endproduktrepression.
Die Substratinduktion bei der Genregulation
Die Substratinduktion beschreibt einen Regulationskreislauf, bei dem ein bestimmtes Substrat ein Repressorprotein deaktiviert. Dieses Repressorprotein blockiert normalerweise die Transkription von Strukturgenen, die Proteine zum Abbau des Substrats codieren.
Die Genregulation bei Prokaryoten ist ein faszinierendes Thema, das uns Einblick in die erstaunliche Anpassungsfähigkeit dieser Organismen gibt.
