Genregulation

Die Forschung an der Genregulation ist noch nicht weit fortgeschritten. Bislang ist bekannt, dass die Zellen eigene Informationsträger besitzen, mit deren Hilfe der jeweilige Bedarf an Enzymen oder Proteinen reguliert werden kann. So kann je nach Bedarf die Produktion von bestimmten Stoffen erhöht oder gesenkt werden. Auch die komplette Unterbindung der Produktion ist möglich - das wird als RNA Interferenz bezeichnet.

Nimmt man als Beispiel die Coli-Bakterien, so zeigt sich, dass hier die Gene verfügbar sind, die aktiv werden, wenn kein Traubenzucker vorhanden ist. Dieser wird von dem Einzeller bevorzugt. Ist er nicht vorhanden, so schalten die Gene auf die Verwertung von Milchzucker um. Möglich wird das durch das lac-Operon, was immer dann eingeschaltet wird, wenn nur Lactose zur Verfügung steht. Die Stoffe, die zur Verwertung von Lactose nötig sind, werden nur hergestellt, wenn die lac-Operons eingeschaltet sind. Dann kann die Transkription der Gene beginnen und somit die Herstellung der benötigten Stoffe. Molekulare Steuermechanismen übernehmen die Kontrolle des jeweiligen Zustandes. Die Coli-Bakterien zum Beispiel verfügen über so genannte Repressor-Proteine, die normalerweise den Abbau von Lactose verhindern. Außerdem besitzen die Bakterien die Lactose-Moleküle, die ihre Form verändern können und die das Signal für die Herstellung der Lactose-Abbaustoffe geben. Dieser Prozess wird auch als negative Regulation bezeichnet.

Nun ist das Coli-Bakterium vergleichsweise einfach, in komplexen Organismen sind die dargestellten Vorgänge weitaus weniger einfach. Sie sind hier deutlich aufwändiger und es braucht verschiedene Komponenten zur Auslösung der jeweiligen Vorgänge. Bei diesen Organismen geht es nicht nur um den Bedarf, den zurzeit eine einzelne Zelle hat, sondern um den des gesamten Organismus. Zellen und Zellverbände greifen dafür auf eine Art Kommunikationssystem zurück, das sehr komplex ist und über das die Mitteilung stattfindet, ob ein bestimmtes Produkt gerade benötigt wird oder nicht. Das Grundprinzip ist aber gleich, egal, ob es sich nun um eine einzelne Zelle oder um einen ganzen Organismus handelt.