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
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
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 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.[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
Reference
- ^ Weickert, M. J.; Adhya, S. (oktobar 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.
- ^ a b Roy, Siddhartha; Semsey, Szabolcs; Liu, Mofang; Gussin, Gary N.; Adhya, Sankar (26. 11. 2004). "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.
- ^ Adhya, S.; Miller, W. (7. 6. 1979). "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.
- ^ Holden, Hazel M.; Rayment, Ivan; Thoden, James B. (7. 11. 2003). "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.
- ^ 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.
- ^ Frey, P. A. (mart 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.
- ^ Thoden, James B.; Kim, Jungwook; Raushel, Frank M.; Holden, Hazel M. (maj 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.
- ^ a b Aki, T.; Choy, H. E.; Adhya, S. (februar 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.
- ^ a b Musso, R. E.; Di Lauro, R.; Adhya, S.; de Crombrugghe, B. (novembar 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.
- ^ Lee, Sang Jun; Lewis, Dale E. A.; Adhya, Sankar (decembar 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
Content Disclaimer
Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.
- The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
- There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
- It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
- Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
- Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.
