Arabinosesysteem

Arabinosesysteem, in het Nederlands vaak aangeduid als het arabinose-systeem, verwijst naar het natuurlijke regulatiesysteem in sommige bacteriën voor de afbraak en verwerking van L-arabinose, en naar het gerichte gebruik daarvan als inducibel expressiesysteem in moleculaire biologie. In Escherichia coli bestaat het natuurlijke operon uit de genen araC en araBAD, plus transport- en permeasegenen zoals araE en araF. Het pBAD-promotorgebied wordt vaak gebruikt als drager voor doelgenen in plasmiden.

Het regulatiemechanisme draait om de AraC-regulator. In afwezigheid van arabinose bindt AraC als een repressor en voorkomt het transcriptionele initiatie van de araBAD- en aanverwante genen. Bij aanwezigheid van L-arabinose bindt arabinose aan AraC, wat leidt tot een con-formatieverandering die AraC omzet in een activator. Hierdoor kan RNA-polymerase starttranscriptie van het pBAD-promotorgebied initiëren, wat leidt tot expressie van het gekoppelde doelgen. De expressie wordt beïnvloed door de concentratie arabinose en door factoren zoals de beschikbaarheid van glucose, omdat cataboliet-repressie via cAMP-CRP de activiteit kan moduleren.

In de biotechnologie wordt het arabinose-systeem veel gebruikt als inducibel expressiesysteem in E. coli. Het biedt doorgaans een fijne regeling en een dosis-afhankelijke inducerrespons, waardoor proteïneproductie en genetische expressie kunnen worden gestuurd zonder permanente activatie. Nadelen zijn onder meer potentiële leakiness bij hoge kopie en afhankelijkheid van groeicondities. Het systeem blijft een belangrijk voertuig voor gecontroleerde expressie in fundamenteel onderzoek en biotechnologische toepassingen.