10.4. Uitgeschakelde genen en verfijnde bedieningssystemen

Hoewel er nog veel geleerd moet worden, is wel al duidelijk dat de timing en de locatie van de RNA-transcripties gereguleerd wordt door een ingewikkeld en exact controlesysteem.

Het gedeelte van het DNA dat de volgorde van een bepaalde eiwitstreng codeert wordt een gen genoemd. Genen moeten uitgeschakeld worden wanneer zij niet nodig zijn. Anders zou er door overproduktie een volkomen chaos ontstaan. We weten dat een groot aantal genen in een "uit" stand wordt gehouden door repressor-moleculen die op hun beurt gecodeerd worden door regulator-genen. De taak van een repressor is om zich aan het DNA te verbinden op een operator-locatie en zo te voorkomen dat het betreffende gen in de vorm van RNA wordt gekopieerd. Dit complexe systeem omhelst twee of meer werkwijzen. Een van deze technieken maakt gebruik van inductors, waarvan veel verschillende soorten bestaan.

Een inductormolecule zal zich middels zwakke verbindingen samenvoegen aan een specifieke repressor. Dit voorkomt dat de repressor zich met een gen verbindt. Daardoor kan de repressor het gen niet uitschakelen, en dus begint de RNA-polymerase met de transcriptie van dat gen. Deze transcriptie begint op een locatie die de promotor wordt genoemd. Laten we dit illustreren met een voorbeeld. Veronderstel dat een lactosesuiker aan de buitenkant van de cel van een E-coli bacterie is aangekomen. Een inductor zal zich dan hechten aan de repressor die de genen bedient die enzymen produceren om lactose te verwerken. Hierdoor worden de genen omgezet in RNA en de eiwitten gevormd die de lactose de cel binnenhalen en de suikermolecule verwerken als voedsel voor de cel. De werkelijkheid is eigenlijk nog ingewikkelder dan wat hier beschreven is, maar op deze manier begint de transcriptie op de juiste plaats aan het begin van een gen en wordt voortgezet over de lengte van één of meerdere genen. [1]

Een alternatief systeem werkt als volgt: wanneer er al voldoende moleculen geproduceerd zijn van een specifiek type dat door de cel gebruikt wordt, zal één van die moleculen zich verbinden met een repressor en er zo voor zorgen dat de repressor zich op de operatorlocatie met het DNA verbindt en het gen uitgeschakeld houdt. De molecule die zich in dit geval aan de repressor vastzet wordt een corepressor genoemd.

In metabolische strengen bestaat nog een ander opmerkelijk terugkoppelingssysteem dat overproduktie voorkomt zonder gebruik te maken van een repressorsysteem op het genniveau. Dit werkt via een mechanisme dat allosterische inhibitie van enzymen in de streng wordt genoemd: een molecule van die streng reageert met een enzym aan het begin of op een belangrijke locatie van de streng, waardoor het enzym van vorm verandert. Hierdoor is het enzym niet meer in staat om zijn gewoonlijke rol te vervullen als enzymkatalysator. [2]

Volgende pagina


1 Verwante genen die samen gegroepeerd zijn langs de DNA-keten worden operons genoemd. Een operon kan de produktie leiden van verscheidene enzymen die benodigd zijn om een bijzonder proces uit te voeren, zoals de assemblage van een specifiek aminozuur uit andere chemicaliën in de cel. Er kunnen hiervoor meer dan een half dozijn genen nodig zijn. De RNA-transcriptie kan voor een hele operon tegelijkertijd uitgevoerd worden, zodat al de benodigde enzymen ongeveer op hetzelfde tijdstip worden gemaakt. [Terug naar de tekst]

2 Het bestaan van geraffineerde controlesystemen voor de meerdere complexe produktiesystemen in de cel is ondenkbaar zonder een intelligent ontwerp dat hiervoor verantwoordelijk is. Zonder controlesystemen zullen alle georganiseerde menselijke ondernemingen en processen in organismen uitmonden in chaos. Bekijk de volgende opmerking eens over het belang van controlesystemen, van één van de ontdekkers van de DNA-structuur (die overigens nog niet heeft aanvaard dat de DNA-molecule ontworpen moet zijn): "Het enige bruikbare onderscheid is dus dat de kankercel minder onderworpen is aan het normale controle-apparaat dat een cel gebiedt om zich niet te splitsen" (Watson, The Molecular Biology of the Gene, p. 591). Voor vollediger details over het corepressor systeem dat hierboven werd beschreven, zie dezelfde bron, p. 438-442. Dr. Watson bespreekt ook het bewijs dat er geordende tijdgebonden afhankelijkheden bestaan tussen sommige genen (p. 528). [Terug naar de tekst]