10.5: Prokaryotik Transkripsiyonel Aktivatörleri ve Represörleri
Prokaryotik genlerin genomlarındaki organizasyonu ökaryotlarınkinden özellikle farklıdır. Prokaryotik genler, aynı biyokimyasal işlem veya fonksiyonda yer alan proteinler için genlerin gruplar halinde bir araya getirileceği şekilde düzenlenir. Bu gen grubu, düzenleyici unsurları ile birlikte toplu olarak bir operon olarak bilinir. Bir operondaki fonksiyonel genler, polikistronik mRNA olarak bilinen tek bir mRNA ipliği vermek üzere birlikte kopyalanır.
Bir operondaki prokaryotik genlerin transkripsiyonu, aktivatörler ve baskılayıcılar olarak bilinen iki tip DNA bağlayıcı protein tarafından düzenlenir. Aktivatörler, transkripsiyon başlatma bölgesi olan promotöre bağlanır ve transkripsiyonda yer alan anahtar enzim olan RNA polimerazın bağlanmasına yardımcı olur. Baskılayıcılar operatörlere bağlanır, promotör ve genler arasındaki operondaki kısa düzenleyici diziler ve RNA polimerazın promotöre bağlanmasını inhibe eder.
Aktivatörler ve promotörler için yapısal bir ön koşul, DNA'ya bağlanabilecekleri ve bağlanamayacakları iki alternatif konformasyonda var olabilmeleri gerektiğidir. Aktivatörlere özgü bir başka karakteristik özellik, hem RNA polimerazına hem de DNA'ya aynı anda bağlanmak için iki bağlanma yüzeyine sahip olmalarıdır. Bu iki molekülün işe alınması, polimerazı promotöre yaklaştırır ve bağlanmasına yardımcı olur. Aktivatörlerin transkripsiyonda katalitik bir rolü yoktur ve işlevleri enzim ve DNA'nın bağlanmasını kolaylaştırmakla sınırlıdır. Bir aktivatörün yokluğunda, RNA polimeraz hala DNA'ya bağlanabilir ve düşük ekspresyon seviyeleri gösterebilir. Bu sistemde bir baskılayıcı varsa, o genin bazal ekspresyonu önlenir.
Prokaryotik genlerin ekspresyonunun düzenlenmesi büyük ölçüde organizmaların besin mevcudiyetine ve gereksinimlerine bağlıdır. Bu besinler, aktivatörlerin ve baskılayıcıların operona bağlanmasını kontrol eder ve sadece gerekli gen setinin eksprese edilmesini sağlar. Örneğin, bir hücrede triptofanın varlığı, trp operonunun transkripsiyonunu ve daha sonra triptofan üretimini önleyen bir baskılayıcıya bağlanmasına yol açar.