Catabolite Activator Protein (CAP): An Activator Regulator
Net zoals het trp operon negatief wordt gereguleerd door tryptofaan moleculen, zijn er eiwitten die zich binden aan de operator sequenties die fungeren als een positieve regulator om genen aan te zetten en ze te activeren. Bijvoorbeeld, wanneer glucose schaars is, kunnen E. coli bacteriën zich wenden tot andere suikerbronnen voor brandstof. Om dit te doen moeten nieuwe genen worden getranscribeerd om deze alternatieve genen te verwerken. Dit type proces is te zien in het lac operon dat wordt ingeschakeld bij aanwezigheid van lactose en afwezigheid van glucose.
Wanneer de glucosespiegel daalt, begint cyclisch AMP (cAMP) zich op te hopen in de cel. Het cAMP-molecuul is een signaalmolecuul dat betrokken is bij het glucose- en energiemetabolisme in E. coli. Wanneer de glucosespiegels in de cel dalen, bindt de accumulerende cAMP zich aan de positieve regulator catabolite activator protein (CAP), een eiwit dat zich bindt aan de promotors van operons die de verwerking van alternatieve suikers regelen, zoals het lac operon. Het CAP helpt bij de productie in afwezigheid van glucose. CAP is een transcriptionele activator die in oplossing bestaat als een homodimer, waarbij elke subeenheid bestaat uit een ligand-bindend domein aan de N-terminus, dat ook verantwoordelijk is voor de dimerisatie van het eiwit, en een DNA-bindend domein aan de C-terminus. Twee cAMP-moleculen binden het dimere CAP met negatieve coöperativiteit en fungeren als allosterische effectoren door de affiniteit van het eiwit voor DNA te verhogen. CAP heeft een karakteristieke helix-turn-helix structuur die het in staat stelt zich te binden aan opeenvolgende grote groeven op het DNA. Hierdoor wordt de DNA-molecule geopend, zodat RNA polymerase zich kan binden en de genen kan transcriberen die betrokken zijn bij het katabolisme van lactose. Wanneer cAMP zich aan CAP bindt, bindt het complex zich aan de promotorregio van de genen die nodig zijn om de alternatieve suikerbronnen te gebruiken. In deze operons bevindt zich een CAP-bindende plaats stroomopwaarts van de RNA-polymerase-bindende plaats in de promotor. Dit verhoogt het bindingsvermogen van RNA-polymerase aan de promotorregio en de transcriptie van de genen. Aangezien cAMP-CAP vereist is voor de transcriptie van het lac-operon, weerspiegelt deze vereiste de grotere eenvoud waarmee glucose kan worden gemetaboliseerd in vergelijking met lactose.
