Das An- und Abschalten von Genen
Die Struktur der DNA
Da im Prinzip alle Zellen eines Lebewesens aus einer befruchteten Eizelle durch Teilung hervorgehen und das genetische Material vor jeder Zellteilung exakt verdoppelt wird, enthält bis auf wenige Ausnahmen jede Zelle eines Organismus den kompletten, für die Art typischen Satz von Genen. Trotzdem werden z.B. im menschlichen Organismus das Sauerstofftransportprotein Hämoglobin nur in den roten Blutkörperchen, das Keratin nur in Haut, Haaren, Nägeln und Proteine für die Verdauung der Nahrung nur im Magen-Darmtrakt, von der Leber und der Bauchspeicheldrüse, produziert. Die Information für die Synthese des Hämoglobins oder des Strukturproteins Keratin hat aber auch jede Zelle in der Leber. Warum produziert sie diese Substanzen nicht?
Die Aktivität von Genen kann reguliert werden. Hormone z. B. sind Substanzen, die Einfluss auf die Aktivität von Genen haben: Gene können komplett an- und abgeschaltet oder auch nur in ihrer Aktivität reguliert werden. Entsprechend wird dann das Protein gebildet, nicht gebildet, oder mehr oder weniger davon wird produziert. Einen Ansatzpunkt - unter vielen anderen - zur Regulation der Genaktivität in einer Zelle bilden die Promotoren, die wir ja bereits als Bindestellen für das RNA-Polymerase-Enzym kennengelernt haben: Wenn auf ein äußeres Signal hin (z.B. ein Hormon) ein Promotor für die RNA-Polymerase "freigelegt" wird, kann das Enzym binden und das zugehörige Gen übersetzen. Wird der Promotor aber "abgedeckt", kann ihn das Enzym auch nicht finden, das Gen wird nicht übersetzt. Abhängig davon, wie lange ein Promotor frei oder abgedeckt vorliegt, wird letzten Endes entsprechend viel oder wenig Protein gebildet.