Genetik der Bakterien

Genregulation

Stand: 18. Juni 2007Autor: Onmeda-Redaktion

Proteine haben ganz verschiedene Funktionen in einer Zelle. Ihre Herstellung wird daher auch in unterschiedlichen Mengen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten benötigt. Der Bedarf hängt vom Zellzyklus und den gegebenen Lebensbedingungen ab. Zur Regulation der Proteinsynthese existieren in der Bakterienzelle daher Mechanismen zum Ein- oder Ausschalten der Produktion.

Der genetische Code für die jeweiligen Proteine, die für einen bestimmten Stoffwechselschritt oder eine Umweltsituation benötigt werden, liegen meist in direkter Abfolge auf der DNA in einem sog. Operon.

Ein Operon ist eine Funktionseinheit der DNA von Bakterien, 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 wie dem Promotor, dem Operator und dem Terminator gekennzeichnet.

Der Promotor ist einem Gen immer vorgelagert und vermittelt durch die Interaktion mit der RNA-Polymerase den Start der Transkription. An den Promotor und den Operator können Regulatorproteine binden und dadurch zum Beispiel die Transkription verhindern oder auch erst aktivieren. Der Terminator liegt am Ende eines Gens oder Operons und führt zur Beendigung der Transkription durch die RNA-Polymerase.

Wie häufig ein Gen oder Operon abgelesen wird, wird unter anderem durch die nachfolgenden Regulationsmechanismen kontrolliert, die auf der Transkriptionsebene stattfinden.

Repression

Um die Repression (Unterdrückung) eines Gens zu bewirken, also die Transkription eines Gens zu verhindern, können sog. Repressorproteine an den Operator eines Gens binden. Repressorproteine hindern die RNA-Polymerase an der Transkription eines Gens, indem sie das Anheften der RNA-Polymerase an die DNA unmöglich machen.

Induktion

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

Effektoren

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

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