Điều hòa dương tính operon lactose

Chức năng của b-galactosidase trong chuyển hóa lactose để tạo ra glucose bằng cách cắt lactose (một sản phẩm cắt khác là galactose cũng có thể được chuyển thành glucose nhờ enzyme của operon galactose). Nếu cả glucose và lactose có mặt trong môi trường sinh trưởng, không cần hoạt động của operon lac.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều hòa dương tính operon lactose Điều hòa dương tính operon lactoseChức năng của b-galactosidase trongchuyển hóa lactose để tạo ra glucosebằng cách cắt lactose (một sản phẩmcắt khác là galactose cũng có thể đượcchuyển thành glucose nhờ enzyme củaoperon galactose). Nếu cả glucose vàlactose có mặt trong môi trường sinhtrưởng, không cần hoạt động củaoperon lac.Trong môi trường có glucose, enzyme b-galactosidase không được tạo thành chođến khi glucose trong môi trường đượcsử sụng hết. Sự có mặt của glucose làmmRNA không được tổng hợp, do đókhông có sự tổng hợp b-galactosidase,vì sự thêm vào nhân tố cảm ứng làmbất hoạt chất kìm hãm. Một yếu tố kháccần cho sự bắt đầu tổng hợp mRNA,hoạt tính của yếu tố này được điều hòabởi nồng độ glucose.Glucose có ảnh hưởng ức chế gián tiếplên sự biểu hiện của operon lac. Nhữngphân tử nhỏ adenosine monophosphatevòng (cAMP) phân bố rộng rãi trong môđộng vật và trong các cơ thể eukaryoteđa bào, có vai trò quan trọng làm chấttrung gian hoạt động hormone. Chất nàycũng có trong tế bào E. coli và nhiều tếbào vi khuẩn khác với chức năng khácnhau. cAMP được tổng hợp bởi enzymeadenyl cyclase, và nồng độ của cAMPđược điều hòa gián tiếp qua trao đổichất glucose. Khi vi khuẩn sinh trưởng ởmôi trường chứa glucose, hàm lượngcAMP rất thấp. Trong môi trường chứaglycerol hoặc các nguồn carbon khôngthể đi vào con đường hóa sinh được sửdụng để trao đổi chất glucose (conđường glycolytic) hoặc khi vi khuẩnbị đói nguồn năng lượng, nồng độcAMP cao. Hàm lượng glucose giúp điềuhòa nồng độ cAMP trong tế bào vàcAMP lại điều hòa hoạt tính của operonlac.Cấu trúc của cAMPE. coli chứa protein nhận cAMP hayCRP (cyclic AMP receptor protein) cònđược gọi là protein hoạt hóa dị hóa CAP(catabolite activator protein), được mãhóa bởi gene crp. Đột biến ở genecrp và gene adenyl cyclaselàm ngăn cảnsự tổng hợp của mRNA lac. Điều nàycho thấy chức năng của CRP và cAMPcần thiết cho tổng hợp mRNA lac. CRPvà cAMP gắn vào một vị trí khác tạophức hợp cAMP-CRP được biểu hiện.Phức hợp này là một yếu tố điều hòahoạt hóa ở hệ thống lac.Bốn trạng thái điều hòa của operon lacNhu cầu về cAMP-CRP phụ thuộc vàohệ thống ức chế lac, vì đột biến crp vàadenyl cyclase không thể tạo mRNAlacngay cả khi có mặt đột biến ở geneđiều hòa (lacI-) và gene chỉ huy (lacO-).Sở dĩ như vậy là vì phức hợp cAMP-CRP phải gắn vào trình tự base trênDNA ở vùng promotor để xảy ra phiênmã (Hình 11.4). Khác với chất ức chếtrong điều hòa âm tính, phức hợp cAMP-CRP là chất điều hòa dương tính. Các thínghiệm ở điều kiện in vitrocho thấy:mRNA lacđược tổng hợp chỉ khi cócAMP vòng và không có chất ức chế.Khi vắng mặt phức hợp cAMP-CRP,RNA polymerase chỉ bám lỏng lẽo vàopromotor. Vì vậy hiếm khi dẫn đếnphiên mã vì không có sự tương tác đúnggiữa RNA polymerase và promotor.Nhưng RNA polymerase được kích thíchgắn vào promotor khi cAMP-CRP đượcgắn vào DNA.Những kết quả này giải thích chức nănglactose và glucose cùng nhau tham giađiều hòa phiên mã operon lacnhư thếnào.