Természet Világa, 2007 (138. évfolyam, 1-12. szám)
2007-11-01 / 11. szám
GENETIKA 3. ábra. A Lac operon ki-, illetve bekapcsolásának mechanizmusa. Ha nincs tejcukor, a Lac operon zárva van: a represszor fehérje (t?, amely az i gén terméke) az operátorhoz kapcsolódik, és megakadályozza azt, hogy az RNS-polimeráz (τ) átírja az operont, hogy mRNS, és a tejcukor hasznosításához szükséges fehérjék képződjenek. Tejcukor (/) jelenlétében úgy változik meg a represszor fehérje szerkezete (&), hogy nem tud kötődni az operátorhoz, ami nyomán a Lac operon kinyílik: az RNS-polimeráz (#) átírja az operont, mRNS, és a tejcukor hasznosításához szükséges fehérjék képződnek bázispárból ál (4. ábra). Jól ismert az egyes szakaszok szerepe. Azt, amelynek az RNS polimeráz kapcsolódásában van szerepe, leggyakrabban TTGACA alkotja. A másik az ún. TATA-box*, amelyet többnyire 5’TATAAT3’ sorrendben alkotják a nukelotidok. (Porkariotákban felfedezője, David Prichnow tiszteltére, Pribnow-boxnak is nevezik.) A TATA-box az a hely, ahol az RNS polimeráz szétválasztja a DNS két szálát, ahonnan a 3’ irányba (lefelé) 5-8 nukleotidnyit gördülve elkezdi az mRNS szintézisét (4. ábra). Az indukálható gének egyszerűen, gyorsan, és hatékonyan teszik lehetővé, hogy az élőlények olyan anyagokat vegyenek fel a környezetükből, amelyeket aztán lebontva hasznosítanak, alkalmazkodva a változó környezeti feltételekhez. 2. A represszálható operon* Meg-megesik, hogy valamely baktérium környezetében olyan anyag bukkan fel (pl. valamely aminosavféleség), amely szintézisén éppen fáradozik. Minthogy célszerűbb az aminosavat a környezetből olcsón felvenni, mint drágán megszintetizálni, érthető, hogy olyan „szerkezetek” a represszálható operonok is kialakultak, amelyekkel az élőlények elérhetik a kívánt célt. A represszálható operonok legismertebbike a triptofán operon (5. ábra). A triptofán operon ki- és bekapcsolását olyan fehérje szabályozza, amely az említett represszor fehéréhez képest „fordítottan működik”, ha nincs 4. ábra. A nukleotidok sorrendje a Lacoperon szabályozó szakaszában. A szürkén bekeretezett rész azt a szekvenciát jelöli, ahol az RNS polimeráz „megveti az egyik lábát”. Az üresen bekeretezett rész az ún. TATA-box. A transzkripció a +1 jelű nukleotidnál kezdődik. Az ábrán azok a szekvenciákat is bejelöltük, amelyeket az RNS polimeráz, a katabolit aktivátor fehérje, illetve a represszor fehérje lefed 5. ábra. A triptofán operon sematikus ábrázolása. Az operon alapján egy olyan poligénikus mRNS képződik, amely hat fehérjeféleség képződését kódolja. Valamennyinek a triptofán bioszintézisben van szerepe. Az mRNS négy kivastagított szakaszának szerepét az attenuációban a 7. ábra magyarázza részletesen. Vegyük észre, hogy az mRNS 3. szakaszát a DNS attenuátor része kódolja Nincs tejcukor Van tejcukor !—” ti ‚D L- (DJ-o 2 -3 2 Bt a -s , O ö o i gén o. o i gén & & <| -1 ■■ | \=l®t \ t \ * \ / \ mRNS---------► .....' __ te _ lg! •S 3 i'gj 6 -2 iái o o : <i>; n‚T" | & i&.^genjii £gén D gén , Cgén , ti gén ,4 gén L)MNS*| | | .... | i ■■■ | I I " | * | transzkripció mRNS -----D-H-B-D— ■■ ■ | transzláció Nincs triptofán Van triptofán Li ti (U f 1) t-i -0-2 -o 2 6 '2 g 12 o g g C Oh u Ph Oh O Oh O Vt - I I ©A mRNS — ■ _ ______________________________ 6. ábra. A triptofán operon ki-, illetve bekapcsolásának mechanizmusa. Ha nincs triptofán a baktériumok környezetben, a triptofán operon nyitva van, minthogy a szabályozó fehérje (á) nem tud az operátorhoz kapcsolódni, az RNS-polimeráz (α) átírja az operont, mRNS és olyan fehérjék képződnek, amelyek funkciója nyomán a baktérium triptofánt készít. Triptofán (•) jelenlétében úgy változik meg a szabályozó fehérje (tV) szerkezete, hogy kötődni tud az operátorhoz, és bezárja az operont f- -g ^ fel “ g 2? sj CD ” a ě C í % s LJ p 1— o CD 'IS ^ S O CJ § ” s 8 5 o ” 2 O o O o s ” tz ‚ o н E=h w u cj ■‚—H ‚£ « f-' gi ”~i 0 ‘S ” o f ^ el H O j§ P fZ.« gl 'S Sí y * m op pJ O c £ ^ o 2 O* 3 ..38 S 1 ” h-Je α 1 o O E-H o o o rM ,, n E— p O E-J -2 PL -· a S ^ t O (_) 2 a O O ~g O cd .1° O Q O O › p › E-h ‚ O o O p ^ i/-» E—1 Természet Világa 2007. november 49.