Concetti Chiave
- Escherichia coli preferisce utilizzare il glucosio rispetto al lattosio, con i geni per il metabolismo del glucosio trascritti costantemente.
- La trascrizione dell'operone lattosio avviene solo in assenza di glucosio ed è regolata da proteine attivatrici come la proteina CAP.
- Il promotore dell'operone lattosio ha bassa affinità per l'RNA polimerasi, ma la proteina CAP aumenta l'affinità legandosi a una sequenza di DNA vicina.
- La proteina CAP viene attivata dal legame con il cAMP, i cui livelli aumentano quando le cellule sono povere di glucosio.
- CAP causa una curvatura della doppia elica del DNA, facilitando il legame tra promotore e RNA polimerasi, attivando così la trascrizione dell'operone lattosio.
Indice
Preferenza di Escherichia coli
In presenza sia di glucosio sia di lattosio, Escherichia coli utilizza in maniera preferenziale il glucosio. La trascrizione dei geni che codificano per gli enzimi che demoliscono il glucosio avviene senza sosta e molto velocemente; si tratta infatti di geni costitutivi. La trascrizione dell’operone lattosio, invece, avviene di rado e solo in assenza di glucosio.
Ruolo delle proteine attivatrici
I procarioti sono dotati di specifiche proteine, le proteine attivatrici, in grado di agire sugli operoni attivando la trascrizione. Il promotore dell’operone lattosio ha una scarsa affinità per la RNA polimerasi, anche quando la proteina repressore è inattivata. Adiacente al promotore, però, è presente una sequenza di DNA che rappresenta il sito di legame per una proteina attivatrice, la proteina CAP (Proteina Attivatrice del Catabolita); questo legame favorisce l’unione dell’RNA polimerasi con il promotore. La proteina CAP per funzionare deve a sua volta legarsi a una piccola molecola che funge da coltivatore, l’adenosina monofosfato ciclico o AMP ciclico (camp). Quando le cellule si impoveriscono di glucosio, le quantità di cAMP aumentano. Il cAMP si lega alla proteina CAP, che risulta attivata, si localizza nel sito vicino al promotore e stimola la trascrizione dell’operone.
Meccanismo di attivazione del CAP
Quando la proteina CAP attiva giunge al suo sito di legame, provoca una curvatura della doppia elica che aumenta l’affinità del promotore con l’RNA polimerasi, permettendo all’enzima di legarsi saldamente al DNA e dare inizio alla trascrizione. Quindi questo tipo di regolazione positiva fa sì che l’operone raggiunga la sua completa attivazione solo quando è presente lattosio, ma i livelli intracellulari di glucosio sono bassi. Questo perché la scarsità di glucosio determina l’aumento di cAMP, con conseguente attivazione della proteina CAP, che legandosi a monte dell’operone favorisce il legame tra promotore e RNA polimerasi.
Domande da interrogazione
- Qual è la preferenza di Escherichia coli tra glucosio e lattosio?
- Qual è il ruolo delle proteine attivatrici nei procarioti?
- Come avviene l'attivazione della proteina CAP?
Escherichia coli preferisce utilizzare il glucosio rispetto al lattosio. La trascrizione dei geni per gli enzimi che demoliscono il glucosio avviene continuamente e rapidamente, mentre l'operone lattosio viene trascritto solo in assenza di glucosio.
Le proteine attivatrici nei procarioti, come la proteina CAP, attivano la trascrizione degli operoni. Nel caso dell'operone lattosio, la proteina CAP si lega a una sequenza di DNA vicino al promotore, facilitando l'unione dell'RNA polimerasi con il promotore stesso.
L'attivazione della proteina CAP avviene quando si lega al cAMP, che aumenta in condizioni di scarsità di glucosio. Una volta attivata, la proteina CAP si lega al DNA vicino al promotore, aumentando l'affinità del promotore per l'RNA polimerasi e stimolando la trascrizione dell'operone lattosio.
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