Przeczytaj
Negatywna kontrola operonu
Regulacja operonuoperonu tryptofanowego, podobnie jak w operonie laktozowym, zachodzi z udziałem operatoraoperatora oraz regulatora pełniącego funkcje represorarepresora. Operony z negatywną kontrolą – czyli takie, jak tryptofanowy – są aktywne, dopóki nie zostaną wyłączone działaniem regulatora (represora transkrypcjitranskrypcji). Innymi słowy, nieaktywny represor umożliwia ekspresję genów struktury kodujących określone białka enzymatyczne.
Obecność tryptofanu w otoczeniu
TryptofanTryptofan jest produktem szlaku biochemicznego katalizowanego przez pięć enzymów, które są kodowane przez geny podlegające wspólnej regulacji. Gdy aminokwas ten obecny jest w komórce, łączy się z nieaktywnym represorem (represor trp) powstającym w wyniku ekspresji genu kodującego represor, i aktywuje go. Aktywny represor wraz z tryptofanem, który pełni funkcję korepresorakorepresora, przyłączają się do operatora i blokują dostęp polimerazy RNARNA do promotorapromotora. To oznacza, że operon tryptofanowy zostaje wyłączony. Niemożliwa jest transkrypcja genów operonu. W konsekwencji nie powstaną odpowiednie cząsteczki mRNAmRNA i nie dojdzie do biosyntezy białek enzymatycznych uczestniczących w szlaku syntezy tryptofanu.
Kiedy brakuje tryptofanu
Gdy zmniejsza się stężenie tryptofanu w komórce, represor pozostaje nieaktywny. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku syntezy tryptofanu. Polimeraza RNA przyłącza się do promotora i przeprowadza transkrypcję genów strukturygenów struktury operonu. W wyniku tego tworzą się enzymy szlaku biochemicznego, w którym powstaje tryptofan. Stężenie tego związku w komórce zwiększa się.
Należy pamiętać, że w komórce represor wytwarzany jest stale w niewielkiej ilości w formie nieaktywnej, niełączącej się z operatorem. Dzieje się tak ze względu na stałą ekspresję kodującego represor genu.
Dla operonu tryptofanowego obserwuje się dodatkowy mechanizm regulacji – jego aktywność może opierać się na atenuacjiatenuacji, która zachodzi przy wysokim stężeniu tryptofanu. W przeciwieństwie do regulacji za pomocą represora, który hamuje proces inicjacji transkrypcji genów, proces atenuacji blokuje ukończenie syntezy powstającego mRNA oraz prowadzi do terminacji translacji.
Proces atenuacji operonu tryptofanowego możliwy jest dzięki obecności sekwencji atenuatora. Fragment ten pozwala na utworzenie różnych struktur drugorzędowych RNA. Tworzą się struktury „spinki do włosów”, które biorą udział w regulacji zachodzenia transkrypcji mRNA.
Kiedy zaczyna się transkrypcja operonu, rybosom wiąże się do powstającego transkryptu i rozpoczyna translację sekwencji liderowej. Sekwencja ta koduje polipeptyd, w skład którego wchodzą dwie reszty tryptofanowe. Jeśli tryptofan jest obecny w komórce, tRNA transportujące ten związek zostaje szybko dostarczone do rybosomu – do końca sekwencji liderowej proces translacji zachodzi niezwłocznie i rybosom odłącza się od mRNA po syntezie tego peptydu. W obrębie sekwencji atenuatora tworzy się odpowiednia „spinka do włosów”, co powoduje terminację translacji mRNA operonu.
W przypadku niedoboru tryptofanu rybosom zatrzymuje się na sekwencji liderowej. Jeśli jej translacja zachodzi powoli, w obrębie sekwencji atenuatora powstaje inna struktura „spinki do włosów”, która nie blokuje translacji genów struktury.
Słownik
mechanizm ograniczający ekspresję operonu trp w warunkach wysokiego stężenia tryptofanu, poprzez blokowanie zakończenia transkrypcji
geny zawierające informację o syntezie określonych białek enzymatycznych
mała cząsteczka, która wiąże się z białkowym represorem bakteryjnym, zmieniając jego kształt, przez co umożliwia włączenie wyłączonego operonu
makrocząsteczki mRNA powstają (przy udziale polimerazy RNA) jako komplementarne kopie poszczególnych odcinków kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) odpowiadających określonym genom (transkrypcja) i zawierają tę samą co DNA informację genetyczną; w procesie translacji mRNA stanowi matrycę, na której przy udziale wielu innych czynników komórkowych aminokwasy są łączone w odpowiedniej kolejności w cząsteczkę białka (biosynteza białka) – w ten sposób informacja genetyczna zawarta w DNA zostaje „przetłumaczona” na sekwencję aminokwasów w białku
sekwencja DNA w operonie regulująca aktywność genów struktury, do której wiąże się białko regulatorowe (aktywator lub represor)
specyficzna i powszechna u bakterii strukturalna i funkcjonalna jednostka genomu zawierająca od dwóch do kilku kolejno ułożonych genów strukturalnych kodujących enzymy jednego szlaku metabolicznego oraz, położone bezpośrednio przed genami, sekwencje operatora i promotora kontrolujące ich aktywność transkrypcyjną; termin operon wprowadzili do genetyki w 1961 r. François Jacob i Jacuqes Monod, odkrywcy mechanizmu jego regulacji
odcinek DNA zawierający sekwencje rozpoznawane przez polimerazę RNA zależną od DNA
białko regulacyjne wiążące się z określoną sekwencją DNA w operatorze i hamujące proces transkrypcji genów; represor uniemożliwia przyłączanie się polimerazy RNA do promotora
kwasy rybonukleinowe będące składnikami licznych elementów komórki: jądra, mitochondriów, rybosomów i cytoplazmy. Zawartość kwasu rybonukleinowego jest szczególnie duża w komórkach, w których zachodzi intensywna biosynteza białka.
proces syntezy RNA, podczas którego na matrycy DNA syntetyzowana jest komplementarna nić RNA
aromatyczny aminokwas; należy do aminokwasów niezbędnych (które nie mogą być syntetyzowane w organizmie człowieka i muszą być dostarczane z pożywieniem)