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Lexikon der Biologie: Genwirkketten

Genwirkketten, die Abfolge mehrerer voneinander abhängiger Stoffwechselreaktionen bzw. morphogenetische Prozesse, die von Produkten verschiedener Gene gesteuert werden. Zur Etablierung eines Biosyntheseweges oder Ausbildung eines Merkmals sind in der Regel viele hintereinandergeschaltete Stoffwechselreaktionen, die jeweils von Enzymen oder Multienzymkomplexen gesteuert werden, und/oder das Zusammenwirken einer Reihe von Strukturproteinen (Skleroproteine) erforderlich. Über die Bildung dieser Enzyme bzw. Strukturproteine steuern letztlich die entsprechenden Gene die Etablierung von Biosynthesewegen sowie die Ausprägung von Merkmalen. – Einige Beispiele: Bei der Morphogenese des Bakteriophagen T4 (T-Phagen) vereinigen sich 3 Genwirkketten: eine führt zur Bereitstellung von Phagenköpfen, eine weitere zur Synthese von Schwanzstücken mit Endplatte (jedoch ohne Schwanzfibern), eine dritte Genwirkkette bewirkt den Aufbau von Schwanzfibern. In jeder dieser Genwirkketten sind viele Gene hintereinandergeschaltet, wobei oft für einen Syntheseschritt die Funktion mehrerer Gene erforderlich ist. Die Tryptophan-Synthese bei Neurospora crassa (Neurospora) hängt vom Zusammenwirken von mindestens 10 Genen ab. Dies folgt aus der Existenz von Mangelmutanten, bei denen jeweils einer der Syntheseschritte blockiert ist, deren Wachstum jedoch auf Minimalmedium (Nährboden) durch Zugabe unterschiedlicher (aber durch Enzymreaktionen ineinander überführbarer) Substanzen wieder möglich wird (genetischer Block). Auch die Synthese des Blütenfarbstoffs Anthocyan und der Augenpigmente von Drosophila melanogaster hängt von mehreren Enzymreaktionen ab und steht somit unter der Kontrolle einer Genwirkkette. Im Phenylalanin-Stoffwechsel (Phenylalanin) des Menschen liegen mehrere Genwirkketten vor. Die erblichen Stoffwechselanomalien (Erbkrankheiten) Phenylketonurie, Alkaptonurie und Albinismus werden durch einen genetischen Block in jeweils einer dieser Genwirkketten ausgelöst ( vgl. Abb. ). Butenandt (A.F.J.), Kühn (A.); Genwirkketten I Genwirkketten II .



Genwirkketten

Ausschnitt aus dem Stoffwechsel des Phenylalanins mit einigen genetisch bedingten Blockierungen und den daraus resultierenden Krankheitsbildern (in Rahmen).

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