Войти
гал оперон представляет собой прокариотический оперон, который кодирует ферменты, необходимые для галактозы метаболизм. Подавление экспрессии гена для этого оперона работает посредством связывания репрессорных молекул с двумя операторами. Эти репрессоры димеризуются, создавая петлю в ДНК. Петля, а также препятствие со стороны внешнего оператора препятствуют связыванию РНК-полимеразы с промотором и, таким образом, предотвращают транскрипцию. Кроме того, поскольку метаболизм галактозы в клетке участвует как в анаболическом, так и в катаболическом путях, новая регуляторная система, использующая два промотора для дифференциальной репрессии, была идентифицирована и охарактеризована в контексте гал оперона.
Галоперон E. coli состоит из 4 структурных генов: galE (эпимераза), galT (трансфераза галактозы), galK (галактокиназа) и galM (мутаротаза), которые транскрибируются с двух перекрывающихся промоторов, PG1 (+1) и PG2 (-5), вверх по течению от galE. GalE кодирует эпимеразу, которая превращает UDP-глюкозу в UDP-галактозу. Это необходимо для образования UDP-галактозы для биосинтеза клеточной стенки, в частности липополисахарида, компонента клеточной стенки, даже когда клетки не используют галактозу в качестве источника углерода / энергии. GalT кодирует протеин-галактозилтрансферазу, которая катализирует перенос сахара галактозы к акцептору, образуя гликозидную связь. GalK кодирует киназу, которая фосфорилирует α-D-галактозу в галактозо-1-фосфат. Наконец, galM катализирует превращение β-D-галактозы в α-D-галактозу как первую ступень метаболизма галактозы.
Оперон gal содержит два оператора, O E (для внешнего) и O I (для внутреннего). Первый находится непосредственно перед промотором , а второй - сразу после гена galE (первого гена в опероне). Эти операторы связывают репрессор GalR, который кодируется извне области оператора. Для правильного функционирования этого репрессорного белка оперон также содержит сайт связывания гистона для облегчения этого процесса.
Дополнительный сайт, известный как сайт активации, находится после внешнего оператора, но выше PG2. Этот сайт служит областью связывания для комплекса цАМФ-CRP, который модулирует активность промоторов и, таким образом, экспрессию гена.
Несвязанный ген galR кодирует репрессор этой системы. Тетрамерный репрессор GalR связывается с 2 операторами, один из которых расположен в +55, а другой - в -60 относительно стартового сайта PG1. Зацикливание ДНК блокирует доступ РНК-полимеразы к промоторам и / или ингибирует образование открытого комплекса. Это образование петель требует присутствия гистоноподобного белка HU для облегчения образования структуры и обеспечения надлежащей репрессии. Когда GalR связывается как димер только с сайтом -60, промотор PG2 активируется, а не репрессируется, что позволяет продуцировать базальные уровни GalE. В этом состоянии промотор PG1 инактивирован из-за взаимодействий с альфа-субъединицей РНК-полимеразы. Активность этого белка-репрессора регулируется на основе уровней D-галактозы в клетке. Повышенные уровни этого сахара подавляют активность репрессора путем аллостерического связывания, что приводит к конформационному изменению белка, что подавляет его взаимодействия с РНК-полимеразой и ДНК. Это индуцирует активность оперона, что увеличивает скорость метаболизма галактозы.
Гал-оперон также контролируется CRP-cAMP, подобно lac-оперону. CRP-cAMP связывается с областью -35, способствуя транскрипции PG1, но ингибируя транскрипцию PG2. Это достигается за счет расположения последовательности активации. Когда CRP-цАМФ связывает активирующую последовательность, он блокирует РНК-полимеразу от образования открытого комплекса с PG2, но усиливает закрытый комплекс с РНК-полимеразой на PG1. Это подавляет активность промотора PG2 и увеличивает активность промотора PG1. Когда клетки выращивают в глюкозе, транскрипция базального уровня происходит с PG2.
