2. Mutatsioonid regulatoorsetes järjestustes 1. Mutatsioonid valku kodeerivates järjestustes: lacZ (galaktosidaas) knockout mutandid inhibeeritud samuti laktoosi permeaas (lacY) ja transatsetülaas (lacA). lacY (lactoosi permeaas)knockout mutandid inhibeerivad transatsetülaasi (lacA), kuid ei mõjuta galaktosidaasi (lacZ). lacA (transatsetülaas) knockout mutadid ei mõjuta ei galaktosidaasi (lacZ) ega laktoos permeaasi (lacY). Järeldus: lac operoni geenid aheldunud ja järjestus järgmine: 1. lacZ kodeerib galaktosidaasi 2. lacY kodeerib laktoosi permeaasi 3. lacA kodeerib transatsetülaasi E. coli lac operoni translatsioon metsikul ja mutantsel tüvel 2. Regulatoorsete järjestuste mutatsioonid ja selle mõju ekspressioonile: Jacob ja Monod uurisid, kuidas indutseerib laktoos lac operon valkude moodustamist (laktoos keskkonnas ja laktoos puudub):
Pooride vahendatud passiivne transport ioonkanalid ja permeaasid · Ioonkanalid Ei ole lihtsalt auk membraanis - läbilaskvus on ioonide suhtes spetsiifine Näiteks: erütrotsüütide membraanis paiknev anioonkanal võimaldab samaaegselt ühe HCO3- iooni liikumisega rakust välja ühe Cl- iooni sisenemist rakku Membraani läbilaskvus HCO3- ja Cl- suhtes on suurenenud 107 korda · Permeaasid Glükoos on erütrotsüütides primaarne energiaallikas Rakku transpordiks kasutatakse glükoosi permeaasi vahendatud difusiooni Spetsiifiline glükoosi suhtes Glükoosi kontsentratsioon mõlemal pool membraani on ca 5 mM Mittespetsiifilised ionofoorid augud membraanis · Toksiinid · Antibiootikumid Ei ole läbiminevate ainete suhtes spetsiifilised Moodustavad peremeesraku membraanidesse auke, mille kaudu toimub ainete valimatu liikumine läbi membraani Tulemus kaob ainete õige jaotus membraanil ja rakk sureb Staphylococcus aureuse -toksiin (-hemolüsiin)
Transkriptsiooni initsiatsiooni lõppedes vabaneb sigma faktor RNA polümeraasi koosseisust. 4. Prokarüootne operoon regulatoorne üksus, milles asuvad struktuurgeenid, operaator ja promootor. Operooni mudeli järgi kontrollivad struktuurgeenide transkriptriooni regulaatorgeen ja operaatorgeen. Laktoosi (lac) operoni regulatsioon E.Coli rakkudes. Lac operon sisaldab promootorit P, operaatorit O ja 3. struktuurgeeni lacZ (-galalaktosidaasi geen), lacY (-galalaktosidaasi permeaasi geen) ja lacA (transatsetülaas). Operoni geenide negatiivne kontroll toimub läbi repressorvalgu Lac I seondumise operaatorile ja positiivne kontroll läbi aktivaatorvalgu CAP seondumise operaatoralale. 5. Eukarüootse mRNA kodeeriv osa erineb prokarüootsest selle poolest, et sisaldab tüüpiliselt vaid üht tsistronit e. ORF'i. Erineva struktuuri tõttu ei ole mRNA eukarüootide ja prokarüootide vahel vahetatav, st. prokarüootne mRNA ei tööta eukarüootses valgusünteesis
II (EII) abil. EI ja HPr on kõigi PTS-de puhul ühised, EII on substraadile spetsiifiline. Sekundaarne transportsüsteem võimaldab molekulidel läbida membraani olemasoleva, primaarse transportsüsteemi abil loodud ioongradiendi arvelt, kasutades näiteks prootonpotentsiaali (mõnikord ka Na +- ioonide potentsiaali). Üheks kõige paremini iseloomustatud süsteemiks on laktoosi transport rakku laktoosi permeaasi LacY abil. Laktoosi sümportimisega kaasneb prootonite läbi membraani pumpamine. 1) Sümport ühe kandja poolt vahendatud kahe substraadi samaaegne transport samas suunas. Prootongradient võimaldab sümportida vastupidiselt laetud ioone või neutraalseid molekule (näiteks laktoosi transportimine rakku laktoosi permeaasi LacY abil). Sümporterid töötavad enamasti H+ gradiendi varal, kuid alkalofiilidel ja atsidofiilidel on kirjeldatud ka Na+ sümportereid.
Seda süsteemi nimetatakse ka osmootse shoki tundlikuks (shock sensitive) transportsüsteemiks. See süsteem ei toimi rakkudes, millel on osmootne shokk, kus välismembraan on muutunud läbilaskvaks ja selle kaudu saavad väluda periplasmaatilised valgud. Sellesse alajaotusesse kuulub ka transpordisüsteem, mida inglisekeelses terminoloogias tuntakse "traffic ATPases" nimetuse all. Üheks detailsemalt uuritud transporteriks on histidiini permeaas. Histidiini permeaasi moodustavad histidiini siduv valk HisJ ning 3 membraanseoselist valku HisQ, HisM ja HisP. HisP on ATP-ga seonduv valk. Kui HisJ seondub histidiiniga, muutub tema konformatsioon ning HisJ interakteerub membraanseoseliste valkudega. Histidiini translokatsiooni käigus läbi HisQ ja HisM baasil moodustunud poori toimub ATP hüdrolüüs. Histidiini permeaasi abil tuuakse rakku ka arginiin ja ornitiin, mis on seondunud HisJ-le analoogilise valguga. Sarnaselt toimub ka maltoosi transportimine rakku
mõjub positiivselt. Regulaator paneb geenid tööle. Kui regulaatorit pole, siis geen on väljalülitatud. DNA on pakitud kromatiini – DNA tuleb kättesaadavaks teha sünteesiks ja selleks vajatakse regulaatorit. Ilma regulaatorita on geen välja lülitatud. Lac-operon, kolm geeni 1) LacZ – ensüüm β-galaktosidaasi kodeeriv geen, lagundab laktoosi; vajalik pentoosfosfaadi tsüklis. Koosneb neljast valgust. 2) LacY – membraanivalk, permeaasi (transportvalku) kodeeriv geen; võimaldab laktoosil rakku vast võtta. Pääseb väga aeglaselt. Permeaasita on laktoosi kontsentratsioon väiksem raku sees kui ümbritsevas keskkonnas. 3) LacA – transatsülaas, ensüümide aktiveerimiseks; laktoosi esmane lagundaja 50 4) LacI – regulaatorvalk, seondub promootoriga osaliselt kattuvasse piirkonda- operaatorisse; negatiivne kontroll. Kodeerib repressorvalku, mis ei lase Lac-operoni transkribeerida
DNA superspiralisatsioonil on kaks tähtsust: pakkida DNA-d ning reguleerida replikatsiooni ning transkriptsiooni. Kõrvutades E. coli raku pikkust kromosoomi pikkusega on ilmselge, et bakter on tunduvalt lühem kui tema sees olev DNA. Logaritmilises faasis kasvab bakter kiiresti ning E. coli pikkus ulatub kuni 2 m-ni, samas näiteks E. coli lac-operon koosneb kolmest geenist lacZ, lacY ja lacA (kodeerivad vastavalt -galaktosidaasi, laktoosi permeaasi ja galaktosiid O- atsetüültransferaasi) ning on umbes 1,7 m pikkune kui arvestada nukleotiidse järjestuse pikkust. Kui arvesse võtta 4639 valku kodeerivat geeni, ulatub E. coli tsirkulaarne DNA 1,5 mm-ni. Need võrdlused näitavad ilmekalt, et bakter peab DNA-d väga efektiivselt pakkima ning lisaks veel operatiivselt võimaldama DNA- d replitseerida ning transkribeerida. Mis tähendab, et bakter peab DNA lahti harutama ning uuesti pakkima. 9.1
annaabi.ee 
