Genregulation

Genregulation, Vorgänge, die durch Genaktivierung bzw. -hemmung, die Synthese verschiedener Proteine, die je nach Zelltyp und Entwicklungsstand in unterschiedlicher Menge gebraucht (⇒ differentielle Genaktivierung) werden, in den Zellen regulieren. Die G. kann auf verschiedenen Ebenen von der DNA bis zum Genprodukt ansetzen. Die G. auf der Stufe der Transkription bei Protocyten veranschaulicht das ⇒ Jacob-Monod-Modell, das nur stark modifiziert auf Eucyten zu übertragen ist. So haben Eucyten echte Chromosomen und ihre DNA ist in einem Zellkern eingeschlossen. Außerdem gibt es Regulationsvorgänge, die nicht nur eine einzelne Zelle, sondern den ganzen Organismus beeinflussen. An der Aktivierung und Blockierung der DNA sind Histone und Nichthistonproteine beteiligt. Nur wenn die Bindungen zwischen DNA und Histonen gelöst oder gelockert werden, ist die DNA für die RNA-Polymerasen zugänglich und kann dann transkribiert werden. Auch Eukaryoten besitzen ⇒ Regulatorgene, allerdings keine ⇒ Operons, sodass ihre mRNA jeweils nur die Information eines Gens enthält. Es gibt mehrere ⇒ Promotoren, die sich in den Basensequenzen unterscheiden; die meisten enthalten als Erkennungssequenz die TATA-Box, an die die mRNA-Polymerasen binden. Die Transkription wird auch noch durch andere Sequenzen gesteigert

(Enhancer) oder gehemmt (Silencer). Dabei unterscheidet man Sequenzen, die in cis, d.h. auf die DNA desselben Chromosoms wirken, von solchen, die in trans, d.h. auch auf andere Chromosomen einwirken. Außer durch regulatorische Sequenzen kann die Transkription auch durch DNA-Methylierung beeinflusst werden. Vor allem eine Methylierung des Cytosins zu 5-Methylcytosin hemmt die Transkription. Durch eine Vermehrung von DNA, wie sie z.B. bei der ⇒ Genamplifikation, der ⇒ Endomitose und der ⇒ Polytänisierung auftritt, kann ebenfalls die Transkriptionsaktivität gesteigert werden. Darüber hinaus können die Gene auch auf der Translationsebene und durch Enzyme reguliert werden.