16.2B: Catabolite Activator Protein (CAP): An Activator Regulator

Catabolite Activator Protein (CAP): Stejně jako je trp operon negativně regulován molekulami tryptofanu, existují proteiny, které se vážou na operátorové sekvence a působí jako pozitivní regulátor, který zapíná a aktivuje geny. Například při nedostatku glukózy se bakterie E. coli mohou obrátit na jiné zdroje cukru jako paliva. K tomu je třeba přepsat nové geny pro zpracování těchto alternativních genů. Tento typ procesu lze pozorovat u operonu lac, který se zapíná v přítomnosti laktózy a nepřítomnosti glukózy.

Pokud hladina glukózy klesne, začne se v buňce hromadit cyklický AMP (cAMP). Molekula cAMP je signální molekula, která se podílí na metabolismu glukózy a energie v E. coli. Když hladina glukózy v buňce klesá, hromadící se cAMP se váže na pozitivní regulátor protein katabolitového aktivátoru (CAP), což je protein, který se váže na promotory operonů, které řídí zpracování alternativních cukrů, jako je například operon lac. CAP napomáhá produkci v nepřítomnosti glukózy. CAP je transkripční aktivátor, který v roztoku existuje jako homodimer, přičemž každá podjednotka obsahuje doménu vázající ligand na N-konci, která je také zodpovědná za dimerizaci proteinu, a doménu vázající DNA na C-konci. Dvě molekuly cAMP vážou dimerní CAP s negativní kooperativitou a fungují jako alosterické efektory tím, že zvyšují afinitu proteinu k DNA. CAP má charakteristickou strukturu šroubovice-otočná šroubovice, která mu umožňuje vázat se na po sobě jdoucí hlavní drážky na DNA. Tím se otevře molekula DNA, což umožní vazbu RNA polymerázy a přepis genů zapojených do katabolismu laktózy. Když se cAMP naváže na CAP, komplex se naváže na promotorovou oblast genů, které jsou potřebné k využívání alternativních zdrojů cukru. V těchto operonech se vazebné místo CAP nachází před vazebným místem RNA-polymerázy v promotoru. Tím se zvyšuje schopnost vazby RNA polymerázy na promotorovou oblast a transkripce genů. Jelikož je pro transkripci lac operonu vyžadován cAMP-CAP, odráží tento požadavek větší jednoduchost, s jakou může být glukóza metabolizována ve srovnání s laktózou.

image
Obrázek \(\PageIndex{1}\): Regulace proteinu katabolitového aktivátoru (CAP): Když hladina glukózy klesne, může E. coli použít jiné cukry jako palivo, ale musí k tomu přepsat nové geny. Jakmile se zásoby glukózy omezí, zvýší se hladina cAMP. Tento cAMP se váže na protein CAP, pozitivní regulátor, který se váže na operátorovou oblast před geny potřebnými k využívání jiných zdrojů cukrů.

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.