Anzeige

Anzeige

Bakteriengenetik: Genregulation

Veröffentlicht von: Dr. rer. nat. Geraldine Nagel (06. September 2012)

Proteine (Eiweiße) haben ganz verschiedene Funktionen in einer bakteriellen Zelle. Ihre Herstellung wird daher auch in unterschiedlichen Mengen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten benötigt – Gene müssen also nicht ständig abgelesen werden. Der Bedarf hängt dabei unter anderem vom Zellzyklus und den gegebenen Lebensbedingungen ab. Zur Regulation der Proteinbiosynthese existieren in der Bakterienzelle deshalb Mechanismen zum Ein- oder Ausschalten der Produktion beziehungsweise zur Genregulation.

Der genetische Code für die jeweiligen Proteine, die für einen bestimmten Stoffwechselschritt oder eine Umweltsituation benötigt werden, liegt auf der DNA meist direkte hintereinander in einem sogenannten Operon. Ein Operon ist eine Funktionseinheit der Bakterien-DNA, die zusammenhängend transkribiert wird und in der Regel aus mehreren Genen besteht, die für funktionell zusammengehörende Proteine codieren. Die DNA eines Operons ist durch typische Strukturen gekennzeichnet:

  • Promotor
  • Operator
  • Terminator

Der Promotor liegt immer vor einem Gen und bewirkt durch die Interaktion mit der RNA-Polymerase den Start der Transkription. Der Operator ist ein Bereich kurz vor dem Promotor oder innerhalb des Promotors. Sowohl an den Promotor also auch an den Operator können Regulatorproteine binden und dadurch zum Beispiel die Transkription des Gens verhindern oder auch aktivieren. Der Terminator liegt am Ende eines Gens oder Operons und beendet die Transkription durch die RNA-Polymerase.

Wie häufig ein Gen oder Operon abgelesen wird, hängt unter anderem von den nachfolgenden Regulationsmechanismen ab, die allesamt auf der Transkriptionsebene stattfinden:

  • Repression
  • Induktion
  • Effektoren

Repression

Um die Repression eines Gens zu bewirken, also die Transkription eines Gens zu unterdrücken, können sogenannte Repressorproteine an den Operator eines Gens binden. Repressorproteine behindern die RNA-Polymerase bei der Transkription eines Gens, indem sie das Anheften der RNA-Polymerase an die DNA und damit ein Ablesen unmöglich machen.

Induktion

Um die Induktion (Aktivierung) der Transkription eines Gens oder Operons zu bewirken, können sogenannte Aktivatorproteine vor dem Promotor des Gens an die DNA binden. Aktivatorproteine ermöglichen oder erleichtern auf diese Weise das Anheften der RNA-Polymerase an die DNA und starten dadurch die Transkription.

Effektoren

Effektoren sind kleine Signalmoleküle, die an Aktivator- oder Repressorproteine binden und diese dadurch in ihrer Funktion aktivieren oder inaktivieren können.


Anzeige