Catabolite Activator Protein (CAP): An Activator Regulator
Tak jak operon trp jest regulowany negatywnie przez cząsteczki tryptofanu, istnieją białka, które wiążą się z sekwencjami operatora, które działają jako pozytywny regulator, aby włączyć geny i aktywować je. Na przykład, gdy glukoza jest niewystarczająca, bakterie E. coli mogą wykorzystywać inne źródła cukru do produkcji paliwa. Aby to zrobić, muszą zostać przepisane nowe geny do przetwarzania tych alternatywnych genów. Ten rodzaj procesu można zobaczyć w operonie lac, który jest włączony w obecności laktozy i braku glukozy.
Gdy poziom glukozy spada, cykliczny AMP (cAMP) zaczyna gromadzić się w komórce. Cząsteczka cAMP jest cząsteczką sygnalizacyjną, która jest zaangażowana w metabolizm glukozy i energii w E. coli. Kiedy poziom glukozy w komórce spada, gromadzący się cAMP wiąże się z pozytywnym regulatorem białka aktywatora katabolitu (CAP), białka, które wiąże się z promotorami operonów kontrolujących przetwarzanie cukrów alternatywnych, takich jak operon lac. CAP wspomaga produkcję w przypadku braku glukozy. CAP jest aktywatorem transkrypcji, który istnieje jako homodimer w roztworze, z każdą podjednostką zawierającą domenę wiążącą ligand na N-końcu, która jest również odpowiedzialna za dimeryzację białka oraz domenę wiążącą DNA na C-końcu. Dwie cząsteczki cAMP wiążą dimeryczny CAP z ujemną kooperatywnością i funkcjonują jako efektory allosteryczne poprzez zwiększenie powinowactwa białka do DNA. CAP ma charakterystyczn± strukturę helisy-skrętu-helisy, która umożliwia mu wi±zanie się z kolejnymi głównymi rowkami na DNA. Otwiera to cząsteczkę DNA, umożliwiając polimerazie RNA wiązanie się i transkrypcję genów zaangażowanych w katabolizm laktozy. Kiedy cAMP wiąże się z CAP, kompleks wiąże się z regionem promotorowym genów, które są potrzebne do wykorzystania alternatywnych źródeł cukru. W tych operonach miejsce wiążące CAP znajduje się przed miejscem wiążącym polimerazę RNA w promotorze. Zwiększa to zdolność wiązania polimerazy RNA do regionu promotora i transkrypcji genów. Ponieważ cAMP-CAP jest wymagany do transkrypcji operonu lac, wymóg ten odzwierciedla większą prostotę, z jaką glukoza może być metabolizowana w porównaniu z laktozą.
.