Proteina Attivatrice del Catabolita (CAP): Un Regolatore Attivatore
Come l’operone trp è regolato negativamente dalle molecole di triptofano, ci sono proteine che si legano alle sequenze dell’operatore che agiscono come regolatore positivo per accendere i geni e attivarli. Per esempio, quando il glucosio è scarso, i batteri E. coli possono rivolgersi ad altre fonti di zucchero per il carburante. Per fare questo, devono essere trascritti nuovi geni per elaborare questi geni alternativi. Questo tipo di processo può essere visto nell’operone lac che si accende in presenza di lattosio e in assenza di glucosio.
Quando i livelli di glucosio scendono, l’AMP ciclico (cAMP) comincia ad accumularsi nella cellula. Il cAMP è una molecola di segnalazione che è coinvolta nel metabolismo del glucosio e dell’energia nell’E. coli. Quando i livelli di glucosio diminuiscono nella cellula, il cAMP che si accumula si lega al regolatore positivo catabolite activator protein (CAP), una proteina che si lega ai promotori degli operoni che controllano la lavorazione degli zuccheri alternativi, come l’operone lac. La CAP assiste la produzione in assenza di glucosio. CAP è un attivatore trascrizionale che esiste come omodimero in soluzione, con ogni subunità che comprende un dominio legante il ligando al N-terminale, che è anche responsabile della dimerizzazione della proteina e un dominio legante il DNA al C-terminale. Due molecole di cAMP legano la CAP dimerizzata con cooperatività negativa e funzionano come effettori allosterici aumentando l’affinità della proteina per il DNA. Il CAP ha una caratteristica struttura elicoidale che gli permette di legarsi alle scanalature principali successive del DNA. Questo apre la molecola di DNA, permettendo alla RNA polimerasi di legarsi e trascrivere i geni coinvolti nel catabolismo del lattosio. Quando il cAMP si lega al CAP, il complesso si lega alla regione promotrice dei geni che sono necessari per utilizzare le fonti di zucchero alternative. In questi operoni, un sito di legame di CAP si trova a monte del sito di legame della RNA-polimerasi nel promotore. Questo aumenta la capacità di legame della RNA polimerasi alla regione del promotore e la trascrizione dei geni. Poiché cAMP-CAP è richiesto per la trascrizione dell’operone lac, questo requisito riflette la maggiore semplicità con cui il glucosio può essere metabolizzato rispetto al lattosio.
