zum Directory-modus

Beispiele für die genetische Regulation der Enzymaktivität

Ergänzung der Regulation des lac-Operons durch cAMP

Die negative Kontrolle des lac-Operons, die durch den Repressor ausgeübt wird, wird durch eine positive Kontrolle der Transkription ergänzt, bei der die Signalsubstanz 3',5'-cyclisches Adenosin-monophosphat (cAMP) eine Schlüsselrolle spielt. Die intrazelluläre cAMP-Konzentration ihrerseits ist abhängig von der im Nährmedium vorhandenen Glucose: Bei Glucose-Mangel ist der cAMP-Spiegel in der Zelle hoch und sinkt nach Glucose-Zugabe wieder sehr rasch ab. Ein hoher cAMP-Gehalt der Zelle stimuliert die Initiation der Transkription, ein Effekt, der durch ein weiteres regulatorisches Protein, das cAMP-Rezeptor-Protein (CRP), vermittelt wird. Dieses Protein wird häufig auch als CAP (catabolite gene activator protein) bezeichnet. Wachsen E. coli-Zellen auf Glucose, ist der cAMP-Spiegel niedrig und CRP liegt in einer inaktiven Form vor. Ist die Glucose im Medium jedoch aufgebraucht, steigt die Konzentration an AMP, und es bildet sich ein aktiver CRP: cAMP-Komplex. Dieser bindet sowohl an eine spezifische DNA-Sequenz in der Nähe des Promotors als auch an die DNA-Polymerase und erhöht dadurch deren Affinität zum lac-Promotor, was zu einer erheblichen Steigerung der Transkriptionsrate des lac-Operons führt.

Der molekulare Mechanismus der Regulation des cAMP-Spiegels in der Bakterienzelle unterscheidet sich grundsätzlich von dem in Eukaryonten. Während die Aktivität der Adenylat-Cyclase in Eukaryonten hormonell gesteuert wird, ist die Kontrolle ihrer Aktivität bei E. coli eng an den mit einer Phosphorylierung verbundenen Transport von Glucose durch die Zellmembran gekoppelt. Dieser Transport erfolgt über das komplexe Phospho-Transferase-System, dessen Komponente Enzym III bei der Regulation des Kohlenhydrat-Stoffwechsels eine Schlüsselfunktion besitzt.

Seite 4 von 4>