Entwickelt 1961 von den Franzosen Jacob und Monod, die 1965 den Nobelpreis in Medizin und Physiologie dafür erhielten.
Prinzip:
Energieschonender Stoffwechsel
à Gene werden nur bei Bedarf bestimmter Enzyme aktiviert
Fachbegriffe zum Operon-Modell
Operon:
Þ Genregulierung mit Hilfe eines Repressors
Þ besteht aus Promotor, Operator und Strukturgenen
Promotor:
Þ Startregion, Ansatzstelle für die RNA-Polymerase
Operator:
Þ Sequenz nach Promotor
Þ Repressor kann in aktivem Zustand am Operator ansetzen, sodass die RNA-Polymerase die Strukturgene nicht ablesen kann
Strukturgene(1,2.usw.):
Þ Bauanleitung für Enzyme (Proteine)
Þ Liegen bei Bakterien hintereinander
Þ Werden von Promotor und Operator reguliert
Regulatorgen:
Þ Genregion auf der DNA, die außerhalb des Operons liegt.
Þ Bauanleitung für den Bau der Repressoren
Repressor:
Þ Protein, das durch eine DNA-Region codiert wird, die außerhalb des Operons liegt (Regulatorgen)
Þ Aktiv: Schlüssel-Schloss-Prinzip, Bindung an Operator à keine Transkription
Þ Inaktiv: keine Bindung möglich à Transkription erfolgt
Induktor:
Þ Stoff der den Repressor aktiviert oder deaktiviert, manche Substanzen induzieren sich selbst, durch Deaktivierung des Repressors, wodurch das Gen ihres Abbauenzyms transkribiert wird (z.B. Induktor: Lactose, Enzym: Lactase).
RNA-Polymerase:
Þ Enzym, das die Transkription katalysiert.
Þ Kann durch Repressor am Promotor „geblockt“ werden
Konstitutive Gene:
Þ „dauerhafte“ Gene, die immer transkribiert werden
Regulierte Gene:
Þ Bei Bedarf aktivierte Gene, die nur dann transkribiert werden
Enzyminduktion
- Normalerweise werden bestimmte Enzyme vom Körper nicht gebildet. Allerdings kann es vorkommen, dass man diese Enzyme doch braucht, wegen eines bestimmten Substrats.
- Dann induziert das Substrat, das abgebaut werden muss sich selbst. Das geschieht dadurch, dass das Substrat an den aktiven Repressor ansetzt und seine Struktur dadurch verändert. Der Repressor wird inaktiv.
- Im aktiven Zustand verhindert der Repressor die Transkription des Gens, auf dem das benötigte Enzym codiert ist. Da er nun aktiv ist kann er sich nicht mehr per Schlüssel-Schloss-Prinzip an den Operator binden.
- Dadurch kann die RNA-Polymerase am Promoter ansetzen und das entsprechende Gen transkribieren. Die Synthese des Enzyms ist somit möglich.
Enzymrepression
· Soll die Synthese eines bestimmten Enzyms eingestellt werden um dieses nicht unnötig im Übermaß zu produziert werden, muss die Transkription des entsprechenden Gens gestoppt werden.
· Dies geschieht, indem der Induktor (oft das Enzym selbst) den Repressor aktiviert, der bisher inaktiv war.
· Dadurch kann der Repressor, dessen Struktur verändert wurde, sich per Schlüssel-Schloss-Prinzip an den Operator binden. Die Transkription wird so verhindert, da die Polymerase die Gene nicht mehr ablesen kann.
· Ohne die Transkription können auch keine weiteren Enzyme mehr synthetisiert werden.
