Wikipedia

gal operon

gal operon je prokariotski operon, koji kodira enzime neophodne za metabolizam galaktoze.[1] 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.[2] 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 uredi

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.[3] 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.[4] GalT kodira protein galaktoziltransferazu koja katalizira prijenos šećera galaktoze na akceptor, formirajući glikozidnu vezu.[5] GalK kodira kinazu koja fosforilira α-D-galaktozu u galaktoza 1-fosfat.[6] Konačno, galM katalizira konverziju β-D-galaktoze u α-D-galaktozu, kao prvi korak u metabolizmu galaktoze.[7]

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.[8]

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.[9]

Mehanizam uredi

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.[8] Kada se GalR veže kao [[Dimer (hemija)|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 sa alfa podjedinicom RNK polimeraze.[2] 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.[10] 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.[9] Kada se ćelije uzgajaju u glukozi, dolazi do transkripcije baznog nivoa iz PG2.

Također pogledajte uredi

Reference uredi

  1. ^ Weickert, M. J.; Adhya, S. (October 1993). "The galactose regulon of Escherichia coli". Molecular Microbiology. 10 (2): 245–251. doi:10.1111/j.1365-2958.1993.tb01950.x. ISSN 0950-382X. PMID 7934815. S2CID 6872903.
  2. ^ a b Roy, Siddhartha; Semsey, Szabolcs; Liu, Mofang; Gussin, Gary N.; Adhya, Sankar (2004-11-26). "GalR represses galP1 by inhibiting the rate-determining open complex formation through RNA polymerase contact: a GalR negative control mutant". Journal of Molecular Biology. 344 (3): 609–618. doi:10.1016/j.jmb.2004.09.070. ISSN 0022-2836. PMID 15533432.
  3. ^ Adhya, S.; Miller, W. (1979-06-07). "Modulation of the two promoters of the galactose operon of Escherichia coli". Nature. 279 (5713): 492–494. Bibcode:1979Natur.279..492A. doi:10.1038/279492a0. ISSN 0028-0836. PMID 221830. S2CID 4260055.
  4. ^ Holden, Hazel M.; Rayment, Ivan; Thoden, James B. (2003-11-07). "Structure and function of enzymes of the Leloir pathway for galactose metabolism". The Journal of Biological Chemistry. 278 (45): 43885–43888. doi:10.1074/jbc.R300025200. ISSN 0021-9258. PMID 12923184.
  5. ^ Williams, Gavin J.; Thorson, Jon S. (2009). Natural product glycosyltransferases: properties and applications. Advances in Enzymology and Related Subjects of Biochemistry. Advances in Enzymology - and Related Areas of Molecular Biology. 76. str. 55–119. doi:10.1002/9780470392881.ch2. ISBN 9780470392881. ISSN 0065-258X. PMID 18990828.
  6. ^ Frey, P. A. (March 1996). "The Leloir pathway: a mechanistic imperative for three enzymes to change the stereochemical configuration of a single carbon in galactose". FASEB Journal. 10 (4): 461–470. doi:10.1096/fasebj.10.4.8647345. ISSN 0892-6638. PMID 8647345. S2CID 13857006.
  7. ^ Thoden, James B.; Kim, Jungwook; Raushel, Frank M.; Holden, Hazel M. (May 2003). "The catalytic mechanism of galactose mutarotase". Protein Science. 12 (5): 1051–1059. doi:10.1110/ps.0243203. ISSN 0961-8368. PMC 2323875. PMID 12717027.
  8. ^ a b Aki, T.; Choy, H. E.; Adhya, S. (February 1996). "Histone-like protein HU as a specific transcriptional regulator: co-factor role in repression of gal transcription by GAL repressor". Genes to Cells: Devoted to Molecular & Cellular Mechanisms. 1 (2): 179–188. doi:10.1046/j.1365-2443.1996.d01-236.x. ISSN 1356-9597. PMID 9140062.
  9. ^ a b Musso, R. E.; Di Lauro, R.; Adhya, S.; de Crombrugghe, B. (November 1977). "Dual control for transcription of the galactose operon by cyclic AMP and its receptor protein at two interspersed promoters". Cell. 12 (3): 847–854. doi:10.1016/0092-8674(77)90283-5. ISSN 0092-8674. PMID 200371. S2CID 37550787.
  10. ^ Lee, Sang Jun; Lewis, Dale E. A.; Adhya, Sankar (December 2008). "Induction of the Galactose Enzymes in Escherichia coli Is Independent of the C-1-Hydroxyl Optical Configuration of the Inducer d-Galactose". Journal of Bacteriology. 190 (24): 7932–7938. doi:10.1128/JB.01008-08. ISSN 0021-9193. PMC 2593240. PMID 18931131.

Vanjski linkovi uredi

Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Gal_operon&oldid=3496595"