Positives regulatorisches Protein/Aktivator/Aktivator: DNA-bindendes Protein, eine Oberfläche bindet an eine bestimmte DNA-Stelle in der Nähe des Promotors und die andere Oberfläche interagiert mit der RNA-Polymerase zur Rekrutierung – das Protein bindet kooperativ DNA

Negatives regulatorisches Protein\Suppressor/Repressor: DNA-bindendes Protein, das an einer Stelle angeordnet ist, die mit der Polymerase-Bindungsregion überlappt. Die Stelle auf der DNA, an der der Repressor bindet, wird als Operator bezeichnet.

Geschlossener → offener Komplex: konstitutiver Ausdruck (Ausdruck auf lokaler Ebene)

Allosterische Regulierung: Aktivatoren induzieren Konformationsänderungen durch kooperative Bindung und allosterische Effekte

Fernaktivierung: Die Nähe entfernter DNA-Stellen führt zur Zirkularisierung von DNA-Strängen

Einheit der prokaryotischen Genexpression und -regulation

Struktur

Strukturgene

Kontrollmechanismus

Der Promotor des araBAD-Operons von E. coli wird in Gegenwart von Arabinose, aber in Abwesenheit von Glucose aktiviert und steuert die Expression von Genen, die verwandte Enzyme kodieren, die für den Arabinose-Metabolismus erforderlich sind. Aktivierende Faktoren: AraC, CAP

Kontroll-Methode

Ausdrucksvektorfunktion

Strukturgene: trpE, trpD, trpC, trpB, trpA. Unter ihnen befindet sich trpE in der Nähe der regulatorischen Stelle. Wenn die Konzentration von Tryptophan in der Zelle sehr niedrig ist, können die Strukturgene effizient exprimiert werden.

Regulatorische Stellen: Promotorstelle trpP, überlappende Operatorgenstelle trp0, Leaderregion trpC – kodiert für ein Leaderpeptid und einen RNA-Attenuator

Kontroll-Methode

Hitzeschock-Reaktion: Wenn die Temperatur von E. coli über 77 °C liegt, steigt der Gehalt an Hitzeschock-Delta-Faktor.

Der Phage kodiert für seinen eigenen Delta-Faktor und nutzt die RNA-Polymerase des Wirts, um selektiv Gene zu exprimieren

Besitzt ATPase-Aktivität und nutzt allosterische Effekte, um die Bildung offener Initiationskomplexe zu fördern

Reguliert die Expression von Genen im Zusammenhang mit dem Stickstoffstoffwechsel (z. B. glnA).

Verfügt über DNA-Bindungs- und Aktivierungsdomänen

Nur wenn die Stickstoffkonzentration sehr niedrig ist, phosphoryliert die Kinase NtrB NtrC, ändert seine Konformation, legt seine DNA-Bindungsdomäne frei und bindet an eine spezifische Promotor-Vorsequenz und nutzt dann die ATPase-Aktivität, um ATP zu hydrolysieren, um Energie für die Umwandlung des geschlossenen Komplexes zu gewinnen in einen offenen Komplex

Aktiviert die Gentranskription durch Verdrehen der Promotor-DNA

Steuert die Transkription des quecksilberresistenten Enzymgens merT

Wenn in der Umgebung kein Quecksilber vorhanden ist, bindet MerR an einen DNA-Abschnitt zwischen -10 und -35 des merT-Promotors, und die Polymerase kann an den Promotor binden, aber keine Transkription initiieren.

Wenn Quecksilber an MerR bindet, ändert sich die Konformation von MerR, wodurch die gebundene DNA verdreht wird. Die Verzerrung führt dazu, dass der merT-Promotor-10~-35 eine Struktur bildet, die einem starken Promotor ähnelt, und die Polymerase initiiert die Promotorexpression.

Ribonukleinsäureschalter üben durch Abschwächungsmechanismen regulatorische Wirkungen auf der Ebene der Transkriptionstermination aus

Ribonukleinsäureschalter regulieren die RNA-Struktur und schützen Ribosomenbindungsstellen und regulieren dadurch die Proteintranslation auf dieser Ebene

Das cⅠ-Gen kodiert für einen Lambda-Repressor, der die Transkription sowohl aktivieren als auch hemmen kann.

Cro hemmt lediglich die Transkription

Cro- und Lambda-Repressoren können an jeden der sechs Operatoren binden, jeder mit einer anderen Affinität; Lambda-Repressoren binden kooperativ an die Operatorstelle

Lytisches Wachstum: Ein einzelnes Cro-Dimer bindet OR3, sodass weder der Repressor noch Cro an OR1 und OR2 binden, sodass P[R]/P[L] RNA-Polymerase bindet steuert die Transkription des Spaltungsgens

Lysogenes Wachstum: P[RM] ist offen, P[R], P[L] sind geschlossen. Der Repressor bindet kooperativ an OR1 und OR2, um die Bindung der RNA-Polymerase an P[R] zu verhindern, und hemmt die Transkription von diesem Promotor, aber die Bindung des Repressors aktiviert die Transkription von P[RM].

Übergang von der Lysogenese zur Spaltung: Der Lambda-Repressor spaltet sich unter der Wirkung von RecA, um die C-terminale Domäne des Repressors zu entfernen, und der Verlust der Hemmung fördert die Entfernung von P[R] und P [. L] Transkription starten

Ein Aktivator, der das lysogene oder lytische Wachstum oder die Infektion eines neuen Wirts kontrolliert, bindet an den stromaufwärts gelegenen Mikrospeicher des Promotors P[RE] und stimuliert die Transkription des cⅠ-Gens von dieser Stelle aus

Wirkungsweise: Nach der Infektion beginnt die Transkription der beiden Promotoren P[R] und P[L] und steuert die Synthese von cro und cⅡ. Die Expression von cro führt dazu, dass der Phagen lysiert und wächst Die Expression von cⅡ wird durch die Transkription des Repressor-Gens gesteuert und ermöglicht dem Phagen den Eintritt in das lysogene Wachstum. Für einen erfolgreichen Eintritt in das lysogene Wachstum muss der Repressor OR1, OR2 binden und P[RM] aktivieren, bevor cro den Promotor unterdrückt. cⅡ bestimmt die Effizienz der cⅠ-Gentranskription, d. h. die Produktionseffizienz des Hemmfaktors, die ein wichtiger Schritt bei der Bestimmung der Entwicklung ist.

Aktivitätsregulierung