Гал оперон

Оперон gal необходимые — прокариотический оперон , кодирующий ферменты, для галактозы метаболизма . ^[1] Репрессия экспрессии гена этого оперона осуществляется путем связывания репрессоров молекул- с двумя операторами. Эти репрессоры димеризуются, создавая петлю в ДНК. Петля, а также помехи со стороны внешнего оператора предотвращают связывание РНК-полимеразы с промотором и, таким образом, предотвращают транскрипцию . ^[2] Кроме того, поскольку метаболизм галактозы в клетке участвует как в анаболическом, так и в катаболическом путях, была идентифицирована и охарактеризована новая регуляторная система, использующая два промотора для дифференциальной репрессии в контексте оперона gal .

Структура

Оперон gal E. coli состоит из 4 структурных генов: galE (эпимераза), galT (галактозотрансфераза), galK (галактокиназа) и galM (мутаротаза), которые транскрибируются с двух перекрывающихся промоторов: PG1 (+1) и PG2 (+1). -5), выше по течению от galE . ^[3] GalE кодирует эпимеразу, которая превращает УДФ-глюкозу в УДФ-галактозу. Это необходимо для образования УДФ-галактозы для биосинтеза клеточной стенки , в частности липополисахарида, компонента клеточной стенки, даже когда клетки не используют галактозу в качестве источника углерода/энергии. ^[4] GalT кодирует протеин галактозилтрансферазу, которая катализирует перенос галактозного сахара к акцептору, образуя гликозидную связь. ^[5] GalK кодирует киназу, которая фосфорилирует α-D-галактозу до галактозо-1-фосфата . ^[6] Наконец, galM катализирует превращение β-D-галактозы в α-D-галактозу на первом этапе метаболизма галактозы. ^[7]

Оперон gal содержит два оператора : O _E (внешний) и O _I (внутренний). Первый находится сразу перед промотором , а второй сразу после galE гена (первого гена в опероне). Эти операторы связывают репрессор GalR, который кодируется за пределами операторной области. Чтобы этот белок-репрессор функционировал должным образом, оперон также содержит сайт связывания гистонов, облегчающий этот процесс. ^[8]

Дополнительный сайт, известный как сайт активации, находится после внешнего оператора, но выше PG2. Этот сайт служит областью связывания комплекса цАМФ-CRP, который модулирует активность промоторов и, следовательно, экспрессию генов. ^[9]

Механизм

Несвязанный ген galR кодирует репрессор этой системы. Тетрамерный репрессор GalR связывается с двумя операторами, один из которых расположен в +55, а другой - в -60 относительно стартового сайта PG1. Петлеобразование ДНК блокирует доступ РНК-полимеразы к промоторам и/или ингибирует образование открытого комплекса. Это закольцовывание требует присутствия гистоноподобного белка HU, чтобы облегчить формирование структуры и обеспечить правильную репрессию. ^[8] Когда GalR связывается в виде димера только с сайтом -60, промотор PG2 активируется, а не репрессируется, что позволяет производить базальные уровни GalE. В этом состоянии промотор PG1 инактивируется за счет взаимодействия с альфа-субъединицей РНК-полимеразы. ^[2] Активность этого белка-репрессора контролируется в зависимости от уровня D-галактозы в клетке. Повышенные уровни этого сахара ингибируют активность репрессора путем аллостерического связывания, что приводит к конформационному изменению белка, подавляющему его взаимодействие с РНК-полимеразой и ДНК. ^[10] Это индуцирует активность оперона, что увеличит скорость метаболизма галактозы.

Оперон gal также контролируется CRP-цАМФ, как и оперон lac. CRP-цАМФ связывается с областью -35, способствуя транскрипции PG1, но ингибируя транскрипцию PG2. Это достигается благодаря расположению последовательности активации. Когда CRP-цАМФ связывается с активирующей последовательностью, он блокирует образование открытого комплекса РНК-полимеразы с PG2, но усиливает закрытый комплекс с РНК-полимеразой в PG1. Это подавляет активность промотора PG2 и увеличивает активность промотора PG1. ^[9] Когда клетки выращиваются в глюкозе , транскрипция базального уровня происходит с PG2.

См. также

лаковый оперон

Ссылки

^ Вайкерт, MJ; Адхья, С. (октябрь 1993 г.). «Галактозный регулон кишечной палочки» . Молекулярная микробиология . 10 (2): 245–251. дои : 10.1111/j.1365-2958.1993.tb01950.x . ISSN 0950-382X . ПМИД 7934815 . S2CID 6872903 .
^ Jump up to: ^а ^б Рой, Сиддхартха; Семсей, Сабольч; Лю, Мофанг; Гуссин, Гэри Н.; Адхья, Санкар (26 ноября 2004 г.). «GalR репрессирует galP1 путем ингибирования образования открытого комплекса, определяющего скорость, посредством контакта с РНК-полимеразой: мутант с отрицательным контролем GalR». Журнал молекулярной биологии . 344 (3): 609–618. дои : 10.1016/j.jmb.2004.09.070 . ISSN 0022-2836 . ПМИД 15533432 .
^ Адхья, С.; Миллер, В. (7 июня 1979 г.). «Модуляция двух промоторов галактозного оперона Escherichia coli». Природа . 279 (5713): 492–494. Бибкод : 1979Natur.279..492A . дои : 10.1038/279492a0 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 221830 . S2CID 4260055 .
^ Холден, Хейзел М.; Рэймент, Иван ; Тоден, Джеймс Б. (7 ноября 2003 г.). «Структура и функции ферментов пути Лелуара метаболизма галактозы» . Журнал биологической химии . 278 (45): 43885–43888. дои : 10.1074/jbc.R300025200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 12923184 .
^ Уильямс, Гэвин Дж.; Торсон, Джон С. (2009). «Натуральные продукты гликозилтрансферазы: свойства и применение». Достижения энзимологии . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. Том. 76. стр. 55–119. дои : 10.1002/9780470392881.ch2 . ISBN 9780470392881 . ISSN 0065-258X . ПМИД 18990828 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
^ Фрей, Пенсильвания (март 1996 г.). «Путь Лелуара: механистический императив для трех ферментов изменить стереохимическую конфигурацию одного углерода в галактозе» . Журнал ФАСЭБ . 10 (4): 461–470. дои : 10.1096/fasebj.10.4.8647345 . ISSN 0892-6638 . ПМИД 8647345 . S2CID 13857006 .
^ Тоден, Джеймс Б.; Ким, Чонгук; Раушель, Фрэнк М.; Холден, Хейзел М. (май 2003 г.). «Каталитический механизм галактозомутаротазы» . Белковая наука . 12 (5): 1051–1059. дои : 10.1110/ps.0243203 . ISSN 0961-8368 . ПМЦ 2323875 . ПМИД 12717027 .
^ Jump up to: ^а ^б Аки, Т.; Чой, ОН; Адхья, С. (февраль 1996 г.). «Гистоноподобный белок HU как специфический регулятор транскрипции: роль кофактора в репрессии транскрипции gal репрессором GAL» . Гены в клетках: посвящены молекулярным и клеточным механизмам . 1 (2): 179–188. дои : 10.1046/j.1365-2443.1996.d01-236.x . ISSN 1356-9597 . ПМИД 9140062 .
^ Jump up to: ^а ^б Муссо, RE; Ди Лауро, Р.; Адхья, С.; де Кромбрюг, Б. (ноябрь 1977 г.). «Двойной контроль транскрипции оперона галактозы с помощью циклического АМФ и его рецепторного белка на двух перемежающихся промоторах». Клетка . 12 (3): 847–854. дои : 10.1016/0092-8674(77)90283-5 . ISSN 0092-8674 . ПМИД 200371 . S2CID 37550787 .
^ Ли, Сан Джун; Льюис, Дейл Э.А.; Адхья, Санкар (декабрь 2008 г.). «Индукция ферментов галактозы в Escherichia coli не зависит от оптической конфигурации C-1-гидроксила индуктора d-галактозы» . Журнал бактериологии . 190 (24): 7932–7938. дои : 10.1128/JB.01008-08 . ISSN 0021-9193 . ПМЦ 2593240 . ПМИД 18931131 .

[1] Вайкерт, MJ; Адхья, С. (октябрь 1993 г.). «Галактозный регулон кишечной палочки» . Молекулярная микробиология . 10 (2): 245–251. дои : 10.1111/j.1365-2958.1993.tb01950.x . ISSN 0950-382X . ПМИД 7934815 . S2CID 6872903 .

[:0-2] Jump up to: ^а ^б Рой, Сиддхартха; Семсей, Сабольч; Лю, Мофанг; Гуссин, Гэри Н.; Адхья, Санкар (26 ноября 2004 г.). «GalR репрессирует galP1 путем ингибирования образования открытого комплекса, определяющего скорость, посредством контакта с РНК-полимеразой: мутант с отрицательным контролем GalR». Журнал молекулярной биологии . 344 (3): 609–618. дои : 10.1016/j.jmb.2004.09.070 . ISSN 0022-2836 . ПМИД 15533432 .

[3] Адхья, С.; Миллер, В. (7 июня 1979 г.). «Модуляция двух промоторов галактозного оперона Escherichia coli». Природа . 279 (5713): 492–494. Бибкод : 1979Natur.279..492A . дои : 10.1038/279492a0 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 221830 . S2CID 4260055 .

[4] Холден, Хейзел М.; Рэймент, Иван ; Тоден, Джеймс Б. (7 ноября 2003 г.). «Структура и функции ферментов пути Лелуара метаболизма галактозы» . Журнал биологической химии . 278 (45): 43885–43888. дои : 10.1074/jbc.R300025200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 12923184 .

[5] Уильямс, Гэвин Дж.; Торсон, Джон С. (2009). «Натуральные продукты гликозилтрансферазы: свойства и применение». Достижения энзимологии . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. Том. 76. стр. 55–119. дои : 10.1002/9780470392881.ch2 . ISBN 9780470392881 . ISSN 0065-258X . ПМИД 18990828 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

[6] Фрей, Пенсильвания (март 1996 г.). «Путь Лелуара: механистический императив для трех ферментов изменить стереохимическую конфигурацию одного углерода в галактозе» . Журнал ФАСЭБ . 10 (4): 461–470. дои : 10.1096/fasebj.10.4.8647345 . ISSN 0892-6638 . ПМИД 8647345 . S2CID 13857006 .

[7] Тоден, Джеймс Б.; Ким, Чонгук; Раушель, Фрэнк М.; Холден, Хейзел М. (май 2003 г.). «Каталитический механизм галактозомутаротазы» . Белковая наука . 12 (5): 1051–1059. дои : 10.1110/ps.0243203 . ISSN 0961-8368 . ПМЦ 2323875 . ПМИД 12717027 .

[:1-8] Jump up to: ^а ^б Аки, Т.; Чой, ОН; Адхья, С. (февраль 1996 г.). «Гистоноподобный белок HU как специфический регулятор транскрипции: роль кофактора в репрессии транскрипции gal репрессором GAL» . Гены в клетках: посвящены молекулярным и клеточным механизмам . 1 (2): 179–188. дои : 10.1046/j.1365-2443.1996.d01-236.x . ISSN 1356-9597 . ПМИД 9140062 .

[:2-9] Jump up to: ^а ^б Муссо, RE; Ди Лауро, Р.; Адхья, С.; де Кромбрюг, Б. (ноябрь 1977 г.). «Двойной контроль транскрипции оперона галактозы с помощью циклического АМФ и его рецепторного белка на двух перемежающихся промоторах». Клетка . 12 (3): 847–854. дои : 10.1016/0092-8674(77)90283-5 . ISSN 0092-8674 . ПМИД 200371 . S2CID 37550787 .

[10] Ли, Сан Джун; Льюис, Дейл Э.А.; Адхья, Санкар (декабрь 2008 г.). «Индукция ферментов галактозы в Escherichia coli не зависит от оптической конфигурации C-1-гидроксила индуктора d-галактозы» . Журнал бактериологии . 190 (24): 7932–7938. дои : 10.1128/JB.01008-08 . ISSN 0021-9193 . ПМЦ 2593240 . ПМИД 18931131 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]