If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

TRP оперонът

Как trp репресорът контролира изявяването на генната експресия. Потискане & отслабване на обратната връзка.

Ключови точки:

  • trp оперонът, срещан при бактериите E. coli, е група гени, които кодират биосинтетични ензими за аминокиселината триптофан.
  • trp оперонът бива експресиран ("включен), когато нивата на триптофан са ниски, и репресиран ("изключен"), когато те са високи.
  • trp оперонът се регулира от trp репресор. Когато е свързан с триптофан, trp репресорът блокира експресията на оперона.
  • Биосинтезата на триптофан също се регулира чрез атенюация (механизъм, базиран на сдвояването на транскрипция и транслация).

Какво е trp оперон?

Бактерии като Escherichia coli (приятелски настроен обитател на червата ни) имат нужда от аминокиселини, за да оцелеят – понеже, като нас, те трябва да изграждат протеини. Една от аминокиселините, от които те имат нужда, е триптофан.
Ако триптофанът е наличен в околната среда, E. coli ще го поеме и ще го използва, за да изгради протеини. Но E. coli също може да изгражда собствен триптофан, използвайки ензими, които са кодирани от пет гена. Тези пет гена се намират един до друг в т.нар. trp оперон.
Ако триптофан е наличен в околната среда, тогава бактериите E. coli няма нужда да го синтезират, така че транскрипцията на гените в trp оперона е "изключена". Когато наличността на триптофан е ниска, тогава оперонът е "включен", гените се транскрибират, изграждат се биосинтетични ензими и се произвежда повече триптофан.

Структура на trp оперона

trp оперонът включва пет гена, които кодират ензими, необходими за биосинтезата на триптофан, заедно с промотор (място за свързване на РНК полимераза) и оператор (място за свързване на репресорен протеин). Гените на trp оперона биват транскрибирани като единична иРНК.
Диаграма на trp оперона. Първо виждаме E. coli бактерия с кръгова хромозома. Увеличаваме малка част от хромозомата и виждаме, че ДНК е тази на trp оперона.
От ляво надясно оперонът съдържа промотор (където се прикрепя РНК полимеразата) и вдясно от промотора има оператор (където се прикрепя репресор). Има няколко допълнителни регулаторни последователности, които не са отбелязани на тази диаграма, и после пет кодиращи последователности: trpE, _trp_D, trpC, trpB и trpA.
Оперонът бива транскрибиран, за да произведе единична иРНК, която съдържа кодиращите последователности на всички пет гена.
Кодиращите последователности в иРНК биват транслирани поотделно и от всяка от тях се произвежда протеин. Тези протеини са ензими (или ензимни субединици), необходими за биосинтезата на триптофан.

"Включване" и "изключване" на оперона

Какво прави операторът? Този отрязък от ДНК бива разпознат от регулаторен протеин, наречен trp репресор. Когато репресорът се прикрепи към ДНК на оператора, той не позволява оперонът да бъде транскрибиран, като физически пречи на РНК полимеразата – ензима на транскрипцията.
trp репресорът не винаги се прикрепя към ДНК. Той се прикрепя и блокира транскрипцията само когато е наличен триптофан. Когато наоколо има триптофан, той се прикрепя към репресорните молекули и променя формата им, така че те стават активни. Малка молекула като триптофан, която превключва репресора в активното му състояние, се нарича корепресор.
Високо ниво на триптофан: Триптофанът се прикрепя към trp репресора и променя формата му, преобразувайки го в активната му (ДНК-свързваща) форма. trp репресорът със свързания триптофан се прикрепя към оператора, блокирайки свързването на РНК полимеразата към промотора и предотвратявайки транскрипцията на оперона.
Когато има малко триптофан в клетката, trp репресорът е неактивен (понеже не е наличен триптофан, който да се прикрепи към него и да го активира). Той не се прикрепя към ДНК и не блокира транскрипцията и това позволява на trp оперона да бъде транскрибиран от РНК полимеразата.
Ниски нива на триптофан: trp репресорът не е свързан с триптофан (тъй като няма триптофан) и по тази причина е в неактивното си състояние (не се прикрепя към ДНК на оператора). Това позволява на РНК полимеразата да се прикрепи към промотора и да транскрибира оперона.
В тази система trp репресорът действа и като сензор, и като ключ. Той усеща кога триптофанът е вече наличен във високи нива и ако това е така, тогава превключва оперона към "изключена" позиция, предотвратявайки изграждането на ненужни биосинтетични ензими.

Още за регулацията на trp оперона: Атенюация

В зависимост от сложността на материала, който изучаваш в момента, или от собствените ти интереси, може да ти е познат и друг вид регулация на trp оперона, наречена атенюация.
Като регулацията чрез trp репресора, атенюацията е механизъм за намаляване на експресията на trp оперона, когато нивата на триптофан са високи. Но вместо да блокира инициацията на транскрипцията, атенюацията предотвратява завършването на транскрипцията.
Когато нивата на триптофан са високи, атенюацията кара РНК полимеразата да спре преждевременно, когато транскрибира trp оперона. Синтезира се само къса иРНК, която не кодира биосинтетични ензими за триптофан. Атенюацията работи чрез механизъм, който зависи от съчетаването на двата процеса (с транслацията на иРНК, която все още е в процес на транскрибиране).

Разгледай темата извън Кан Академия

Искаш да научиш повече за trp оперона? Виж тази интерактивна диаграма от LabXchange.
LabXchange е безплатна, научно-образователна онлайн платформа, създадена от факултета по изкуства и науки на университета Харвард с подкрепата на фондация Amgen.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.