Transkription und Übersetzung prokaryotischer Operons

Ich besuche einen Kurs in Molekulargenetik und wir diskutieren gerade über prokaryotische Operons. Das lacZ-Operon kam mir als Student häufig als Beispiel für die Lehre der regulatorischen Kontrolle der Transkription in den Sinn, und der Schwerpunkt lag immer darauf, festzustellen, ob das Operon unter bestimmten Bedingungen (Mutationen, Nährstoffe usw.) transkribiert wurde. Ich erinnere mich nicht an viele Diskussionen darüber, was nach der Transkription passiert. Heute jedoch bemerkte ich etwas, das ich noch nie zuvor gesehen hatte: Drei der Gene im lacZ-Operon werden gleichzeitig auf demselben Transkript transkribiert – ich weiß nicht, wie ich das vorher übersehen konnte!

Meine Frage ist, was nach der Transkription passiert. Offensichtlich gibt es 3 Proteinprodukte. Wie werden diese Produkte aus dem Transkript abgeleitet? Wird das Transkript in 3 Teile zerlegt oder übersetzt ein einzelnes Ribosom alle 3 Proteine ​​von einem einzelnen Transkriptsubstrat oder übersetzen Ribosomen jeweils ein einzelnes Protein von einem einzelnen Transkriptsubstrat? Wo finde ich relevante Literatur, die den Übersetzungsprozess erläutert?

Antworten (1)

Wie Sie darauf hingewiesen haben, wird das Repressor-Gen lacI als eine mRNA transkribiert, und drei Strukturgene: lacZ, lacY und lacA werden in eine einzige polycistronische mRNA transkribiert. Die beiden mRNAs werden unabhängig voneinander translatiert.

Die polycisronische mRNA wird nicht in Stücke gebrochen. Vielmehr wird es von Ribosomen (mindestens drei, Erklärung unten) übersetzt, wodurch drei einzelne Proteine ​​entstehen.

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Wie werden aus einer mRNA drei Proteinprodukte übersetzt? Die polycistronische DNA besteht aus einem Promotor (Plac), der dafür sorgt, dass die Transkription initiiert wird, und drei offenen Leserastern (ORFs) für lacZ, lacY und lacA. Stromaufwärts von jedem der ORFs befinden sich Ribosomenbindungsstellen (RBSs). Die Translation wird durch die Bindung des Ribosoms sowohl an die RBS als auch an das Startcodon initiiert. Somit können mehrere Ribosomen stromaufwärts der drei ORFs binden und somit zu drei Proteinen führen.

Es gibt keine sehr gründliche Literatur über die Translation von polycistronischer RNA in Prokaryoten, hauptsächlich weil die Bedingung, die für die Translation notwendig ist, die RBS ist und es nichts Spezifisches für polycistronische Translation gibt. Eine kurze Übersicht zum Thema findet sich an mehreren Stellen, da ich folgendes empfehle:

  1. Ralston, A. (2008) Operone und prokaryotische Genregulation. Naturerziehung
  2. Von Genen zu Genomen: Konzepte und Anwendungen der DNA-Technologie
  3. Molekulare Zellbiologie
  4. Analyse von Genen und Genomen
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