regulering og kontrol af metabolisme i bakterier (side 5)
(Dette kapitel har 5 sider)
Kris Kenneth Todar, PhD
Katabolitundertrykkelse
induktion betragtes stadig som en form for negativ kontrolforårsage effekten af det regulerende molekyle (den aktive repressor) er at falde eller nedregulere transkriptionshastigheden. Kataboliterepression er entype positiv kontrol af transkription, da en regulatoryproteinpåvirker en stigning (opregulering) i transkriptionshastigheden af en operon. Processen blev opdaget i E. det blev konstateret, at glucosereprimerede syntesen af visse inducerbare stoffer, selv om vejens induktor var til stede i miljøet. Opdagelsenblev lavet under undersøgelsen af reguleringen af lac operon i E. coli.Hvad ville der ske, hvis bakterien blev dyrket i begrænsede mængder glucose og lactose? Et plot af bakterievækstratoren resulterede i en diauksisk vækstkurve, der viste to forskellige faser af aktiv vækst (figur 9). I den første fase af eksponentiel vækst, denbakterienautilisere glukose som en energikilde, indtil al glukose er udtømt.Derefter, efter en sekundær lagfase, anvendes lactosen under asecondstage af eksponentiel vækst.
figur 9. Den Diauksiske vækstkurve af E. coli dyrket i begrænsende koncentrationer af en blandingafglucose og lactose
i perioden med glukoseudnyttelse anvendes lactose ikkefordi cellerne ikke er i stand til at transportere og spalte disaccharid lactosen.Glukose metaboliseres altid først frem for andre sukkerarter. Kun efter at glukose er fuldstændigt udnyttet, nedbrydes lactose. Lactoseoperoner undertrykt, selvom lactose (induceren) er til stede. Det økologiskerationelle er, at glukose er en bedre energikilde end lactosesinceit udnyttelse kræver to mindre.først efter at glukosen er opbrugt, syntetiseres laktoseutiliseringensyntetiseres. Den sekundære forsinkelse under diauksisk vækst repræsenterer den tid, der kræves til fuldstændig induktion af lac-operonen og syntese af de nødvendige for lactoseudnyttelse (lactosepermease ogbeta-galactosidase).Først da forekommer bakterievækst på bekostning af lactose. Denne type undertrykkelse blev kendt som katabolit repressioneller glucoseeffekten.glukose er kendt for at undertrykke et stort antal inducerbare bakterier i forskellige bakterier. Glucose undertrykker induktionen af inducibleoperonerved at hæmme syntesen af cyklisk AMP (cAMP), et nukleotideter påkrævet til initiering af transkription af et stort antal inducibleensymsystemer inklusive lac operon.
rollen som cyklisk en lejr er kompliceret. cAMP er forpligtet til ataktivereet allosterisk protein kaldet CAP (katabolitaktivatorprotein), som binder til promotorhættestedet og stimulerer bindingen af RNAppolymerase til promotoren til initiering af transkription. For effektivt at fremme gentranskription af lac-operonen skal ikke kunlactose være til stede for at inaktivere lac-repressoren, men cAMP skal være tilgængelig for at binde til CAP, der binder til DNA for at lette transkription. ITilstedeværelsen af glucose er adenylatcyclase (AC) aktivitet blokeret. ACis kræves for at syntetisere cAMP fra ATP. Derfor, hvis cAMP niveauer erlavt, CAP er inaktiv, og transkription forekommer ikke. Ifravær af glukose, cAMP-niveauer er høje, CAP aktiveres af cAMP, og transkription forekommer (i nærvær af lactose).
mange positivt kontrollerede promotorer, såsom lac-promotoren, er ikke fuldt funktionelle i nærværelse af RNAp alene og kræver aktivering af CAP. CAP er kodet af et separat regulerende gen og er til stede ikonstitutive niveauer. CAP er kun aktiv i nærværelse af cAMP. Bindingen af cAMP til CAP medfører en konformationsændring i proteinet, der tillader det at binde til promotoren nær rnap-bindingsstedet. CAP kan tilsyneladendeinteragere med RNAp for at øge hastigheden af operontranskription ca.50 gange.Positivekontrol af Lac operon er illustreret i Figur 10.
Figur 10. Kataboliterepressioner positiv kontrol af lac-operonen. Effekten er en stigning irate af transkription. I dette tilfælde aktiveres CAP-proteinet afcampto binde til lac-operonen og lette bindingen af RNA-polymerasetil promotoren for at transkribere generne til lactoseudnyttelse.
som en form for katabolitundertrykkelse tjener glukoseeffekten en nyttigfunktion i bakterier: det kræver, at cellerne bruger den bedst tilgængelige kilde til energi. For mange bakterier er glukose den mest almindelige og klarudnytteligsubstrat til vækst. Det hæmmer således indirekte syntesen affølsomhedder metaboliserer dårligere energikilder.
slutningen af kapitel
forrige side
Tilbage til side 1
