bakteerien metabolian säätely ja säätely (sivu 5)
(tässä luvussa on 5 sivua)
© Kenneth Todar, PhD

Kataboliittisukellus

entsyymi-induktiota pidetään edelleen negatiivisena torjuntamuotona, koska säätelymolekyylin (aktiivinen repressori) vaikutus vähentää transkription nopeutta. Cataboliterepressio on transkription positiivisen kontrollin tyyppi, koska säätelyproteiini vaikuttaa operonin transkriptionopeuden lisääntymiseen (upregulation). Prosessi löydettiin E. glukoosivaikutukseksi viitattiin alun perin coli-kolibakteeria, koska glucoser esti tiettyjen indusoituvien entsyymien synteesin, vaikka reitin indusoivaa ainetta oli ympäristössä. Löydös tapahtui tutkittaessa E. coli-bakteerin Lac operonin säätelyä.Koska perusentsyymit hajottavat glukoosia ja induktiiviset entsyymit hajottavat laktoosia, mitä tapahtuisi, jos bakteeri kasvaisi vähäisessä määrin glukoosia ja laktoosia? Diaksisessa kasvukäyrässä esitettiin bakteerien kasvuprosentin kuvaaja, joka osoitti kaksi eri aktiivisuuskasvuvaihetta (Kuva 9). Eksponentiaalisen kasvun ensimmäisessä vaiheessa bakteeritautisoivat glukoosia energianlähteenä, kunnes kaikki glukoosi on loppunut.Sitten toissijaisen lag-vaiheen jälkeen laktoosi hyödynnetään eksponentiaalisen kasvun toisen vaiheen aikana.

Kuva 9. Diauxic GrowthCurve of E. glukoosin käyttöaikana laktoosia ei käytetä, koska solut eivät pysty kuljettamaan ja pilkkomaan disakkaridilaktoosia.Glukoosi metaboloituu aina ensin muiden sokerien eduksi. Vasta kun glukoosi on täysin hyödynnetty, laktoosi hajoaa. Laktoseoperoni on tukahdutettu, vaikka siinä on laktoosia (indusoija). Teologisesti on, että glukoosi on parempi energianlähde kuin laktoosi, koska sen hyödyntäminen vaatii kaksi vähemmän entsyymejä.

vasta glukoosin loputtua laktoseutuentsyymit syntetisoituvat. Sekundäärinen viive diauksisen kasvun aikana vastaa aikaa, joka tarvitaan laktoosin käytön kannalta välttämättömien entsyymien (laktoosilepseaasin ja beta-galaktosidaasin) täydelliseen induktioon ja synteesiin.Vasta silloin bakteerikasvu tapahtuu laktoosin kustannuksella. Koska glukoosin saatavuus tukahduttaa laktoosituotteiden entsyymin, tämäntyyppistä tukahduttamista alettiin kutsua kataboliittiseksi tukahduttamiseksi glukoosivaikutusta varten.

glukoosin tiedetään tukahduttavan suuren määrän indusoituvia entsyymejä monissa eri bakteereissa. Glukoosi tukahduttaa indukibleoperonien induktion estämällä syklisen AMP: n (cAMP) synteesiä, joka on nukleotiditatis, jota tarvitaan useiden indukibleentsyymijärjestelmien, mukaan lukien lac-operoni, transkription aloittamiseen.

syklisen a-leirin rooli on monimutkainen. cAMP: tä tarvitaan aktivoimaan allosteerista proteiinia nimeltä CAP (kataboliittiaktivaattoriproteiini), joka sitoutuu promoottorin CAP-kohtaan ja stimuloi Rnappolymeraasin sitoutumista promoottoriin transkription aloittamista varten. Jotta lac-operonin geenitranskriptiota edistettäisiin riittävästi, Lac-repressorin inaktivoimiseksi tarvitaan laktoosia, mutta cAMP: n on oltava käytettävissä, jotta se voi sitoutua CAP: hen, joka sitoutuu DNA: han transkription helpottamiseksi. Glukoosin esiintymisessä adenylaattisyklaasin (AC) aktiivisuus estyy. ACis tarvitaan syntetisoimaan cAMP ATP. Jos cAMP-tasot ovat matalat, CAP on inaktiivinen eikä transkriptiota tapahdu. Glukoosin puuttuessa cAMP-tasot ovat korkeat,CAP aktivoituu cAMP: llä ja transkriptio tapahtuu (laktoosin läsnä ollessa).

monet positiivisesti valvotut promoottorit, kuten lac-promoottori, eivät ole täysin toimintakykyisiä pelkän RNAp: n läsnä ollessa, ja ne vaativat CAP: n toimintaa. CAP on koodattu erillinen Säätelygeeni, ja on läsnä mitätön tasot. CAP on aktiivinen vain leirin läsnä ollessa. CAMP: n kiinnittyminen CAP: iin aiheuttaa konformaatiomuutoksen proteiinissa, joka mahdollistaa sitoutumisen promoottoriin lähellä RNAp: n sitoutumiskohtaa. CAP voi ilmeisesti interact rnap: n kanssa lisätä operonitranskription nopeutta noin 50-kertaiseksi.Positivecontrol lac operon on esitetty kuvassa 10.

kuva 10. Kataboliittipressio on Lac-operonin positiivinen kontrolli. Vaikutus on transkription lisääntyminen. Tällöin CAP-proteiini aktivoituu sitoutumalla lac-operoniin ja helpottamalla RNA-polymeraasin sitoutumista promoottoriin laktoosin käyttöä varten.

kataboliittisukelluksen muotona glukoosivaikutus palvelee hyödyllistäfunktiota bakteereissa: se vaatii soluja käyttämään parasta käytettävissä olevaa energianlähdettä. Monille bakteereille glukoosi on yleisin ja readilyutilizablesubstrate kasvulle. Siten se estää epäsuorasti synteesin ofenzymestat metaboloivat köyhempiä energialähteitä.

luvun loppu
Edellinen sivu
palaa sivulle 1