Niet alle genen in al onze cellen staan aan. Een deel van de genen staat altijd aan dit zijn de
huishoudgenen. Een gen dat bijvoorbeeld altijd aanstaat in al onze celtypes is het ribosoom. De
andere genen moeten gereguleerd worden, regulatie van gen expressie. Dit gaat anders bij
eukaryoten en prokaryoten cellen.
Negatieve en positieve regulatie van genexpressie in bacteriën.
Tryptofaan is een aminozuur dat gemaakt moet worden in bacteriën. Als er veel tryptofaan is kan
deze via negatieve feedback de aanmaak ervan in de bacterie remmen. Als er geen tryptofaan
aanwezig is voor de bacterie, activeert hij een metabolische route dat tryptofaan van een andere
verbinding maakt. Tryptofaan heeft direct invloed op
enzymatische activiteit en op de regulatie van de
genexpressie.
Een metabolische route kan op twee levels gereguleerd
worden. Cellen kunnen de activiteit van de aanwezige
enzymen aanpassen. Ook kunnen cellen de productie
van enzymen aanpassen: ze kunnen de genexpressie
reguleren.
De regulatie van de tryptofaan synthese route is een
voorbeeld van hoe bacteriën hun metabolisme
afstemmen op de omgeving. Veel genen in het genoom
van de bacterie worden aan of uit gezet door
veranderingen in de metabolische status van de cel. Een
basis mechanisme voor deze regulatie van een groep
enzymen in bacteriën is het operon model.
Operon
Een bacterie synthetiseert tryptofaan vanuit een voorloper molecuul in een 3 stap route. Elke
reactie in deze route is gekatalyseerd door een specifiek enzym. De vijf genen die coderen voor
de sub units van dit enzym zitten geclusterd op het DNA van een bacterie. Er is 1 promotor nodig
om de transcriptie te starten van deze genen. Een promotor is een plek waar RNA polymerase
kan binden.
De transcriptie van een operon door 1 promotor geeft een groot transcript van alle genen bij
elkaar. Het mRNA molecuul is erg lang en codeert voor 5 polypeptiden die de enzymen in de
tryptofaan route vormen. Dit mRNA kan in 5 verschillende polypeptiden gevormd worden omdat
ze allemaal een start en stop codon bevatten.
Een voordeel van het groeperen van genen in 1 transcriptie eenheid is dat een enkele aan/uit
knop de hele cluster kan reguleren. Wanneer tryptofaan nodig is worden in een keer alle
benodigde enzymen voor de route geproduceerd. De aan/uit knop is een DNA sequentie wat de
operator genoemd wordt. De operator ligt in de promotor, of tussen de promotor en de
coderende genen.
, De operator reguleert de toegang van RNA polymerase tot de genen. De operator, de promotor
en de gereguleerde clusters van genen waarvan de eindproducten functioneren in een
metabolische route worden een operon genoemd.
Het tryptofaan operon staat vanuit zichzelf aan, zo kan RNA polymerase aan de promotor
binden en zo de genen van het operon transciberen. Het trp operon kan uitgezet worden door
een eiwit wat de trp repressor genoemd wordt. Een repressor bindt aan een operator waardoor
RNA polymerase hier niet meer kan binden en daardoor de genen niet kan transciberen. Een
repressor eiwit is specifiek voor de operator van een operon (de trp repressor heeft geen effect
op andere operons).
Een repressor eiwit wordt gecodeerd door een regulator gen. Het trpR gen is hier een voorbeeld
van, deze ligt een stuk weg van het trp operon en heeft zijn eigen promotor. Regulator genen
worden continue tot expressie gebracht in een lage hoeveelheden. Ook zijn er een paar trp
repressor moleculen die altijd aanwezig zijn in de bacterie cellen.
De binding tussen een operator en repressor is omkeerbaar. Een operator wisselt tussen twee
staten: de repressor gebonden en ongebonden. De duur dat een repressor gebonden is, is hoger
wanneer er meer actieve repressor moleculen aanwezig zijn. De trp repressor is een allosterisch
eiwit, deze kan actief of inactief zijn. De trp repressor word in de inactieve vorm gesynthetiseerd,
deze vorm heeft een lage affiniteit voor de trp operator. Wanneer een tryptofaan molecuul aan
de trp repressor bindt
wordt hij actief en kan
hij wel aan de
operator binden,
hierdoor gaat het
operon uit en vindt er
geen transcriptie
meer plaats.
Tryptofaan is hierbij
een co-repressor.
Repressible operon
Het trp operon is een repressible operon omdat zijn
transcriptie meestal aan is maar onderdrukt kan worden
als een specifiek molecuul (tryptofaan) bindt aan een
regulator eiwit. Een repressible operon staat dus
standaard aan en kan uitgezet worden. Dit komt omdat
het een inactieve repressor heeft. Hij kan niet standaard
binden aan de operator waardoor RNA polymerase altijd
van start gaan met de transcriptie. De repressor kan
door een co-repressor geactiveerd worden waardoor
deze aan de operator gaat binden en het operon uitgaat.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller Deempio. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.39. You're not tied to anything after your purchase.
