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Kompaktlexikon der Biologie: Genregulation

Genregulation, die durch endogene (z.B. entwicklungsbiologische) und exogene (z.B. Umwelteinflüsse) Signale gesteuerte Regulation der Transkription, die – von Haushaltsgenen abgesehen – zu einer differentiellen Genaktivität führt. Die G. stellt somit eine Anpassung an die unterschiedlichen Bedürfnisse von Zellen dar. Sie erfolgt über genregulatorische DNA-Sequenzen, an die Regulatorproteine (DNA-bindende Proteine, Transkriptionsfaktoren) anbinden. Prinzipiell kann zwischen negativer G. und positiver G. unterschieden werden, wobei diesbezüglich bei Prokaryoten und Eukaryoten Unterschiede bestehen.

Bei Prokaryoten ( vgl. Abb. ) wurde die negative G. für die Gene der Zucker abbauenden Enzyme durch F. Jacob und J. Monod im Jahre 1961 vorgeschlagen (Lactose-Operon). Inzwischen ist das Jacob-Monod-Modell auch für eine Reihe anderer bakterieller Operons beschrieben worden (Arabinose-Operon, Tryptophan-Operon). Dabei binden Repressor-Proteine im Promotorbereich von negativ regulierten Genen und verhindern dadurch deren Transkription. Daneben können bei Prokaryoten im Rahmen einer positiven G. auch Aktivatorproteine wirksam werden, die die Transkription dadurch initiieren, dass sie die Affinität der RNA-Polymerase zum Promotor eines Gens erhöhen. Negative und positive G. schließen sich dabei nicht immer aus. So kann der CAP-cAMP-Komplex als übergeordneter Aktivator für eine Reihe von negativ regulierten Operons wirksam werden.

Die G. von Eukaryoten ( vgl. Abb. ) unterscheidet sich dadurch, dass der negativen G. eine wesentlich geringere Bedeutung zukommt. Dafür sind eine Reihe anderer Mechanismen bekannt, die die Transkription von Genen in bestimmten Geweben verhindern (DNA-Methylierung, Chromatin, Silencer). Der positiven G. kommt deshalb eine große Bedeutung zu, sie ist das dominierende Prinzip der eukaryotischen G. Sie wird durch das Zusammenspiel von Transkriptionsfaktoren, Promotorbereichen und Enhancern erreicht. Abgesehen von der G., die sich direkt auf die DNA bezieht, kann die eukaryotische G. an drei weiteren Punkten kontrolliert werden.



Genregulation: Die eukaryotische Genregulation kann an vier Stellen kontrolliert werden, wobei der Hauptkontrollpunkt die Kontrolle auf Transkriptionsebene (1) ist



Genregulation: Bei Prokaryoten finden positive (links) und negative (rechts) Genregulation (hier am Beispiel Tryptophan-Operon) statt, um die Genexpression zu steuern

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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

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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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