ara-Operon

Schematische Darstellung des Arabinose-Operons.

Das Arabinose-Operon, kurz ara-Operon, ist ein Operon, das beim Abbau von Arabinose in Bakterien, beispielsweise Escherichia coli, eine wichtige Rolle spielt. Es besteht aus zwei Promotoren (P_C und P_BAD), zwei Operatoren (araO₁ und araO₂), einem Induktor (araI) und drei Strukturgenen:

araA (Arabinose-Isomerase; wandelt Arabinose in Ribulose um)
araB (Ribulokinase; phosphoryliert die Ribulose zu Ribulose-5-phosphat)
araD (Ribulose-5-phosphat-Epimerase; wandelt Ribulose-5-phosphat in Xylulose-5-phosphat um, das über den Pentosephosphatweg verarbeitet wird)

Funktionsweise

Das ara-Operon verfügt über vier wichtige regulatorische Bereiche, die durch das Regulatorprotein (kodiert durch araC) reguliert werden:

araO₁: ist ein Operator; das durch araC kodierte Regulatorprotein kann hier anbinden und unterdrückt dadurch die Transkription des Promotors P_C.
In Anwesenheit von Arabinose aktiviert AraC an diesen Operator gebunden die Expression des Promotors P_BAD.
araO₂: ist ebenfalls ein Operator; ist das Regulatorprotein sowohl an diese Stelle als auch an araI gebunden, wird die Transkription von P_BAD unterdrückt
araI: ist ein Induktorbereich; in Anwesenheit von Arabinose unterstützt AraC an diese Stelle gebunden die Aktivierung der P_BAD Transkription
CAP: CAP-Bindungsstelle; bei Abwesenheit von Einfachzuckern wie Glucose leitet CAP die Neuanordnung von AraC ein und unterbindet die DNA-Schleifenbildung und aktiviert so die Transkription des P_BAD.

araC unterdrückt seine eigene Expression, um eine zu starke Anhäufung zu vermeiden. Dieser Mechanismus wird als Autoregulation bezeichnet. Fällt die Konzentration an araC, wird araO₁ frei und die araC Transkription setzt wieder ein, bis ein ausreichender Konzentrationswert erreicht ist.

In Anwesenheit von Arabinose wird diese vom Regulatorprotein gebunden. Durch allosterische Veränderung des Regulatorproteins bindet dieses nur noch an araI und nicht mehr an araO₂. Ist außerdem keine Glucose vorhanden, bindet das CAP-Protein an die CAP-Bindungsstelle und verhindert die DNA-Schleifenbildung und erleichtert die Bindung des Regulatorproteins an araI.

Weblinks

Siehe auch

Katabolitrepression

Weitere Operons