Versuche zur Regulation der Enzymaktivität und Enzymsynthese

Zusammenfassung

Das Lactose-spaltende Enzym β-Galactosidase (3.2.1.23 β-D-Galactosid-Galactohydrolase) ist in Zellen von E. coli, die auf Glycerin als Kohlenstoffquelle wachsen, nur in wenigen Molekülen/Zelle vorhanden. Die Neusynthese der Enzyme, die für die Aufnahme und den Abbau von β-Galactosiden verantwortlich sind, wird durch die Substrate induziert. Lactose und andere β-Galactoside bewirken nach ihrem Eindringen in die Zelle die Synthese der Strukturproteine, die vom lac-Operon gesteuert wird (Z-Gen = β-Galactosidase, Y-Gen = Galactosidpermease und X-Gen = Thiogalactosid-Transacetylase). Nach den Vorstellungen von Jacob u. Monod verbindet sich ein Induktormolekül in der Zelle spezifisch mit einem Molekül Repressor. Der Repressor ist ein Protein, das die Bildung einer bestimmten Boten-RNA an der DNA blockiert. Durch die Verbindung von Induktor (= Effektor) und Repressor wird die Blockade der m-RNA-Produktion aufgehoben und m-RNA kann gebildet werden. An den Ribosomen wird Enzymprotein synthetisiert. Ein Verschwinden des Induktors bewirkt eine erneute Hemmung der m RNA Synthese. Dieses System der Regulation von Enzymproduktion durch den Substratspiegel auf der Ebene der Transkription (Ablesung des Code) kann nur funktionieren, wenn die m RNA und das Enzymprotein kurzlebig sind und außerdem kein 2. Regulationssystem auf der Ebene der Translation (übersetzung der Basensequenz in die Aminosäuresequenz bei der Proteinsynthese an den Ribosomen) mit dem 1. System interferiert.