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Kompaktlexikon der Biologie: Arabinose-Operon

Arabinose-Operon, ara-Operon, bei Escherichia coli ein Abschnitt im Genom, der zusammen mit zwei weiteren Operons ein Regulon bildet, das den Bakterien erst die Verwertung des Zuckers Arabinose ermöglicht. Arabinose wird deshalb in den Zucker D-Xylulose-5-Phosphat umgewandelt, der für den bakteriellen Grundstoffwechsel geeignet ist ( vgl. Abb. ). Das A.-O. selbst enthält drei Strukturgene, welche die Enzyme L-Ribulokinase (araB), L-Arabinose-Isomerase (araA) und L-Ribulose-5-phosphat-4-Epimerase (araD) codieren, sowie ein Regulatorgen (araC). Es wird in entgegengesetzter Richtung abgelesen und codiert das so genannte Regulator- oder C-Protein. Hinzu kommen als Kontrollregionen der Arabinose-Operator (araO), die Initiatorregion (Promotorbereich der Strukturgene) und der ara-C-Promotor.
Im Unterschied zum lac-Repressor kommen dem Regulatorprotein des A.-O. vielfältigere Funktionen zu. In Abwesenheit von Arabinose wirkt es als Repressor, indem es an araO bindet und die Transkription der drei Strukturgene verhindert. Neben dieser negativen Genregulation ist das C-Protein in Anwesenheit von Arabinose an der positiven Genregulation beteiligt, indem es als Zucker-Protein-Komplex in Zusammenspiel mit dem CAP-cAMP-Komplex die Expression von araB, araA und araD induziert. Das Regulatorprotein kontrolliert seine Synthese selbst: Bei ausreichenden intrazellulären Konzentrationen bindet es an den araC-Promotor und stoppt so seine eigene Expression.



Arabinose-Operon: Aufbau und Funktionszustände des Arabinose-Operons. Das Regulatorprotein (C-Protein) kontrolliert seine eigene Synthese, fungiert in Abwesenheit von Arabinose unter Ausbildung einer DNA-Schleife als Repressor der BAD-Gene und induziert die Expression dieser für den Arabinose-Stoffwechsel erforderlichen Strukturgene in Anwesenheit des CAP-cAMP-Komplexes und Arabinose

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Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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