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Das kleine Molekül ist zyklisches AMP (cAMP) das sich anhäuft, wenn wenig Glucose vorhanden ist.
(cAMP wird deswegen auch als "Hungermolekül" bezeichnet.)
Das regulatorische Protein ist das cAMP-Rezeptor-Protein (CRP; manchmal auch CAP genannt), ein Transkriptions-Aktivator.
Wenn cAMP am allosterischen Zentrum auf dem CRP bindet, nimmt das Protein seine aktive Konformation ein und kann nun an einer bestimmte Stelle, am Anfang des Lac-Promotors, binden.
Die Bindung des CRP verbiegt die DNA etwas, was es der RNA-Polymerase erleichtert, an den Promotor zu binden und die Transkription des Operons zu starten.
Weil CRP ein regulatorisches Protein ist, das die Genexpression direkt stimuliert, ist dieser Prozess eine positive Regulation.
Wenn der Glucosespiegel in der Zelle steigt, fällt gleichzeitig die cAMP Konzentration, und ohne cAMP löst sich das CRP vom Operon. Weil das CRP inaktiv ist, geht die Transkription auf ein niedriges Niveau zurück, sogar in Anwesenheit von Lactose.
Obwohl der lac-Repressor inaktiv vorliegt wird keine mRNA produziert. Die Zelle kann so Resourcen sparen, die sonst zur Produktion überflüssiger Polypeptide eingesetzt würden.
Daher steht das Lac-Operon unter doppelter Kontrolle: der negativen Kontrolle durch den Lac-Repressor und der positiven Kontrolle durch das CRP.
Der Status des Lac-Repressors (aktiv oder inaktiv) bestimmt ob die Strukturgene des Lac-Operons transkribiert werden oder nicht; der Status des CRP kontrolliert die Transkriptionsrate wenn das Operon repressorfrei ist.