trp-Operon

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Das Tryptophan-Operon, kurz trp-Operon, ist ein Operon, das bei der intrazellulären Synthese von Tryptophan in Bakterien wie z. B. Escherichia coli eine wichtige Rolle spielt. Dieses Operon wird dann aktiviert, wenn die Zelle Tryptophan selbst herstellen muss, weil sich die Aminosäure nicht im umgebenden Medium befindet. Die codierten Enzyme sind dafür nötig, dass aus einer Vorstufe in mehreren Schritten die Aminosäure Tryptophan hergestellt werden kann.

Das Operon besteht neben Promotor und Operator aus einem untranslatierten Bereich und fünf Strukturgenen, die für fünf verschiedene Polypeptide codieren, welche als Proteine in Enzymen Reaktionsschritte der Tryptophan-Synthese katalysieren.

Die Transkription dieser Gene durch RNA-Polymerase wird vorrangig über den Operator in Abhängigkeit von der Tryptophan-Konzentration reguliert. Denn an den Operatorbereich kann ein blockierendes Protein binden als Repressor – aber nur dann, wenn es zuvor ein Molekül der Aminosäure Tryptophan als Liganden gebunden hat. Ist kein Tryptophan vorhanden, das diese reversible Bindung eingehen könnte, so bleibt der Repressor inaktiv und das Operon wird nicht reprimiert. Liegt dagegen ausreichend Tryptophan vor, wird es als Cofaktor an das Protein beziehungsweise als Corepressor an den Repressor (→ Aporepressor) gebunden, der dadurch aktiviert wird und somit wiederum an den Operator binden kann.

Für die Biosynthese dieses Repressors ist eine mRNA nötig, die von dem zugehörigen Regulatorgen trp-R an anderer Stelle des Genoms kodiert wird. Mit vorliegendem Repressor kann die zelleigene Tryptophanbildung dann in Abhängigkeit von der Tryptophankonzentration im Zytosol sebsttätig geregelt werden, nach dem Prinzip der negativen Rückkopplung. Da hier Tryptophan auch das Produkt des regulierten Herstellungsprozesses ist, spricht man von einer Endproduktrepression: das Produkt einer Synthese wirkt selbst indirekt auf diese ein, indem es die weitere Genexpression für die beteiligten Enzyme behindert, reprimiert.

Neben dieser vorrangigen Regulationweise der Repression über den Operatorbereich, mit der überhaupt eine Transkription unterdrückt werden kann, ist für das trp-Operon eine zweite zusätzliche Regulationsweise der Attenuation bekannt, mit der eine begonnene Transkription vorzeitig abgebrochen werden kann. Hierfür werden regulatorische Sequenzen im untranslatierten Bereich genutzt; damit wird dämpfend eine feinere Abstimmung an die zytosolische Tryptophankonzentration möglich und einer überhohen Tryptophansynthese zusätzlich entgegen gewirkt.

Die Strukturgene für die Tryptophan-Biosynthese im trp-Operon von E.coli liegen stromab der regulatorischen Leader-Sequenz trpL und umfassen die sieben Segmente trpEGDFCBA in fünf Abschnitten, wobei zwei Abschnitte jeweils für ein bifunktionelles Polypeptid kodieren:[1]

  • trpE
  • trpG-D
  • trpC-F
  • trpB
  • trpA

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. C. Yanofsky: RNA-based regulation of genes of tryptophan synthesis and degradation, in bacteria. In: RNA. 13, Nr. 8, August 2007, S. 1141–1154. doi:10.1261/rna.620507. PMID 17601995. PMC: 1924887 (freier Volltext).

Literatur[Bearbeiten]

  • Nancy Trun, Janine Trempy: Gene expression and regulation. In: Nancy Trun, Janine Trempy: Fundamental Bacterial Genetics. Blackwell, Malden MA u. a. 2004, ISBN 0-632-04448-9, S. 191–212, online (PDF; 500 KB).

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]