regulatie en controle van het metabolisme bij bacteriën (pagina 5)
(dit hoofdstuk heeft 5 pagina ‘ s)
© Kenneth Todar, PhD
Katabolietonderdrukking
enzyminductie wordt nog steeds beschouwd als een vorm van negatieve controle, omdat het effect van het regulerende molecuul (de actieve onderdrukker) de snelheid van transcriptie vermindert of verlaagt. De kataboliterepressie is een type van positieve controle van transcriptie, aangezien een regulatoryproteein een verhoging (upregulation) in het tarief van transcription van een operon beïnvloedt. Het proces werd ontdekt in E. coli en werd oorspronkelijk aangeduid als het glucose-effect omdat bleek dat glucose de synthese van bepaalde induceerbare enzymen onderdrukte, zelfs al was de inductor van de route aanwezig in het milieu. De discoverywasmade tijdens de studie van de regulatie van lac operon in E. coli.Aangezien glucosewordt afgebroken door constitutieve enzymen en lactose in eerste instantie wordt afgebroken door induceerbare enzymen, wat zou er gebeuren als de bacterie werd gekweekt in beperkte hoeveelheden glucose en lactose? Een grafiek van de bacteriegroeicijfers resulteerde in een diauxische groeicurve die twee verschillende fasen van de actieve groei liet zien (figuur 9). Tijdens de eerste fase van exponentiële groei, debacteriautilize glucose als energiebron tot alle glucose isexhusted.Dan, na een secundaire vertragingsfase, wordt de lactose gebruikt tijdens een tweede fase van exponentiële groei.
figuur 9. De Diauxische groeicurve van E. coli gekweekt in limiterende concentraties van een mix van glucose en lactose
tijdens de periode van glucosegebruik wordt lactose niet gebruikt omdat de cellen de disaccharide lactose niet kunnen transporteren en splitsen.Glucose wordt altijd eerst gemetaboliseerd in plaats van andere suikers. Pas nadat glucose volledig wordt gebruikt, wordt lactose afgebroken. De lactoseoperonis onderdrukt, hoewel lactose (de inductor) aanwezig is. De ecologicalrationale is dat glucose een betere bron van energie is dan lactosesinceits gebruik vereist twee minder enzymen.
pas nadat de glucose is uitgeput worden de enzymen voor lactoseutilizationsynthesized. De secundaire vertraging tijdens de diauxische groei vertegenwoordigt de tijd die nodig is voor de volledige inductie van het lac-operon en de synthese van de enzymen die nodig zijn voor het gebruik van lactose (lactosepermease enbeta-galactosidase).Pas dan treedt bacteriegroei op ten koste van lactose. Aangezien de beschikbaarheid van glucose de enzymen voor lactoseutilization onderdrukt,werd dit type onderdrukking bekend als katabolietrepressie of het glucoseeffect.van Glucose is bekend dat het een groot aantal induceerbare enzymen in verschillende bacteriën onderdrukt. Glucose onderdrukt de inductie van inducibleoperon door het remmen van de synthese van cyclisch AMP (cAMP), een nucleotidethatis vereist voor de initiatie van transcriptie van een groot aantal inducibleenzym systemen met inbegrip van de lac operon.
de rol van cyclisch a kamp is gecompliceerd. cAMP is vereist aan activatean allosteric proteã ne genoemd CAP (katabolite activator proteã ne)die aan de plaats van promotorcap bindt en de band van RNAppolymerase aan de promotor voor de initiatie van transcriptie bevordert. Aldus, om gentranscriptie van het operon van lac efficiënt te bevorderen, moet niet alleen actose aanwezig zijn om de Lac-onderdrukker te inactiveren, maar het kamp moet beschikbaar zijn om aan GLB te binden dat aan DNA bindt om transcriptie te vergemakkelijken. Bij de aanwezigheid van glucose wordt de activiteit van adenylaatcyclase (AC) geblokkeerd. Aci ‘ s nodig om kamp te synthetiseren van ATP. Daarom, als cAMP-niveaus laag zijn, is CAP inactief en de transcriptie komt niet voor. In theabsence van glucose, cAMP-niveaus zijn hoog, wordt GLB geactiveerd door cAMP, en de transcriptie komt voor (in aanwezigheid van lactose).
veel positief gecontroleerde promotors, zoals de Lac-promotor, zijn niet volledig functioneel in aanwezigheid van RNAp alleen en vereisen activatie door CAP. Het GLB wordt gecodeerd door een afzonderlijk regelgevend gen, en is huidig inconstructive niveaus. CAP is alleen actief in de aanwezigheid van cAMP. Het binden van kamp aan GLB veroorzaakt een conformational verandering in de proteã ne die het toestaan om aan de promotor dichtbij de bindingsplaats RNAp te binden. GLB kan blijkbaar met RNAp interacteren om het tarief van operontranscriptie over 50 vouwen te verhogen.De positieve controle van het lac-operon wordt geïllustreerd in Figuur 10.
Figuur 10. Kataboliterepressionis positieve controle van het lac operon. Het effect is een toename van de transcriptie. In dit geval, wordt de PROTEÃ ne van GLB geactiveerd doorcamp om aan het operon van lac te binden en de band van de polymeraseto van RNA aan de promotor te vergemakkelijken om de genen voor lactosegebruik te transcriberen.
als een vorm van katabolietonderdrukking dient het glucose-effect een nuttige werking bij bacteriën: het vereist dat de cellen de best beschikbare energie gebruiken. Voor veel bacteriën, glucose is de meest voorkomende en readilyutilizablesubstraat voor groei. Zo remt het indirect de synthese van enzymen die armere energiebronnen metaboliseren.
einde hoofdstuk
vorige pagina
Return to Page 1
