gal operon je prokariotski operon, koji kodira enzime neophodne za metabolizam galaktoze. Represija ekspresije gena za ovaj operon djeluje preko vezivanja represorskih molekula za dva operatora. Ovi represori dimeriziraju, stvarajući petlju u DNK. Petlja kao i smetnja od strane eksternog operatera sprečavaju RNK-polimerazu da se veže za promotor, i na taj način sprečava transkripciju. Dodatno, budući da je metabolizam galaktoze u ćeliji uključen i u anaboličke i kataboličke puteve, novi regulatorni sistem koji koristi dva promotora za diferencijalnu represiju je identificiran i okarakteriziran u kontekstu "gal" operona.
Struktura gal operon E. coli sastoji se od četiri strukturna gena: galE (epimeraza), galT (galaktoza-transferaza), galK (galaktokinaza) i galM (mutarotaza) koji su transkribirano sa dva promotora koji se preklapaju, PG1 (+1) i PG2 (-5), uzvodno od galE. GalE kodira epimerazu koja pretvara UDP-glukozu u UDP-galaktozu. Ovo je potrebno za formiranje UDP-galaktoze za biosintezu ćeklijskog zida, posebno lipopolisaharidne komponente ćelijskog zida, čak i kada ćelije ne koriste galaktozu kao izvor ugljika/energije. GalT kodira protein galaktoziltransferazu koja katalizira prijenos šećera galaktoze na akceptor, formirajući glikozidnu vezu. GalK kodira kinazu koja fosforilira α-D-galaktozu u galaktoza 1-fosfat. Konačno, galM katalizira konverziju β-D-galaktoze u α-D-galaktozu, kao prvi korak u metabolizmu galaktoze.
gal operon sadrži dva operatora, OE (za eksterni) i OI (za interni). Prvi je odmah uzvodno od promotora, a drugi je odmah iza gena galE (prvi gen u operonu). Ovi operatori vezuju represor, GalR, koji je kodiran izvan regiona operatora. Da bi ovaj represorski protein pravilno funkcionirao, operon također sadrži mjesto vezivanja histona, kako bi se olakšao ovaj proces.
Dodatno mjesto, poznato kao mjesto za aktiviranje, nalazi se nakon vanjskog operatora, ali uzvodno od PG2. Ovo mjesto služi kao vezni region za cAMP-CRP kompleks, koji modulira aktivnost promotora, a time i ekspresiju gena.
Mehanizam Nevezani gen "galR" kodira represor za ovaj sistem. Tetramerni GalR represor vezuje se za dva operatora, jedan se nalazi na +55 i jedan na –60 u odnosu na početno mesto PG1. Petlja DNK blokira pristup RNK-polimeraze promotorima i/ili inhibira formiranje otvorenog kompleksa. Ova petlja zahtijeva prisustvo proteina sličnog histonu, HU da bi se olakšalo formiranje strukture i omogućila odgovarajuća represija. Kada se GalR veže kao dimer samo na mjestu –60, promotor PG2 se aktivira, a ne potiskuje, omogućavajući proizvodnju baznih nivoa GalE. U ovom stanju, promotor PG1 je inaktiviranputem interakcije s alfa podjedinicom RNK polimeraze. Aktivnost ovog proteinskog represora kontroliše se na osnovu nivoa D-galaktoze u ćeliji. Povećani nivoi ovog šećera inhibiraju aktivnost represora alosternim vezanjem, što rezultira konformacijskom promjenom proteina, potiskujujći njegove interakcije s RNK-polimerazom i DNK. This induces the activity of the operon, which will increase the rate of galactose metabolism.
Gal operon također kontrolira CRP-cAMP, slično kao i lac operon. CRP-cAMP vezuje se za regiju –35, promovišući transkripciju iz PG1, ali inhibirajući transkripciju iz PG2. Ovo se postiže zahvaljujući lokaciji sekvence aktivacije. Kada se CRP-cAMP veže za aktivirajuću sekvencu, blokira RNK-polimerazu od uspostavljanja otvorenog kompleksa sa PG2, ali pojačava zatvoreni kompleks sa RNK polimerazom na PG1. Ovo potiskuje aktivnost PG2 promotora i povećava aktivnost promotora PG1. Kada se ćelije uzgajaju u glukozi, dolazi do transkripcije baznog nivoa iz PG2.
Također pogledajte lac operon
Reference
Vanjski linkovi
Kategorija:Ekspresija gena Kategorija:Operoni