Vad är det som gör att lac-generna i E. coli stängs av?

Vad stänger av lac-generna i E. coli?

Bakterien E. coli föredrar glukos som energikälla. Därför har den utvecklat ett noggrant reglersystem – lac-operonet – som ser till att generna för laktosnedbrytning bara är aktiva när de verkligen behövs. Men vad är det egentligen som stänger av dessa gener?

Lac-repressorn blockerar transkriptionen

Huvudorsaken till att lac-generna hålls avstängda är ett reglerande protein som kallas lac-repressorn (LacI). Så länge laktos inte finns i cellens omgivning binder repressorn till en specifik DNA-sekvens, operatoren, som ligger precis framför lac-generna. När repressorn sitter på plats kan RNA-polymeraset inte starta avläsningen av generna, och transkriptionen stoppas.

Först när laktos – mer exakt dess omvandlingsprodukt allolaktos – binder till repressorn ändras proteinets form. Repressorn släpper då operatoren, och generna kan börja läsas av.

Glukos dämpar uttrycket indirekt

Glukos påverkar också lac-generna, men inte genom att binda direkt till repressorn. Istället sker två saker när glukos finns tillgängligt:

• Katabolitrepression: Glukos sänker nivån av signalsubstansen cAMP i cellen. Utan tillräckligt med cAMP kan proteinet CAP inte binda till DNA:t och aktivera transkriptionen, vilket gör att lac-generna bara uttrycks svagt.
• Inducerexklusion: Glukos hämmar samtidigt transporten av laktos in i cellen, vilket ytterligare minskar aktiveringen av operonet.

Sammanfattning

Lac-generna i E. coli stängs alltså av främst när laktos saknas, eftersom lac-repressorn då binder till operatoren och blockerar transkriptionen. När glukos dessutom finns närvarande hålls generna nedreglerade genom katabolitrepression och inducerexklusion – bakterien prioriterar helt enkelt sin mest effektiva energikälla.