catabolietrepressie

Catabolietrepressie is een regulerend proces bij veel bacteriën en schimmels waarbij de afbraak van minder gunstige koolhydraten onderdrukt wordt wanneer een voorkeurskoolbron aanwezig is, meestal glucose. Het doel is de energie- en koolstofstroom te optimaliseren door eerst de gemakkelijkst te metaboliseren bronnen te benutten en pas daarna andere paden te activeren.

In Gram-negatieve bacteriën zoals Escherichia coli speelt het cAMP-CRP-complex een centrale rol. Bij aanwezigheid van glucose dalen de cAMP-niveaus doordat adenylaatcyclase minder wordt gestimuleerd via de fosfotransferase-systeem (PTS). Hierdoor kan CRP minder promotoren activeren die catabolieten mogelijk maken. Bij gebrek aan glucose stijgen de cAMP-niveaus en bindt CRP-cAMP aan promotoren om de transcriptie van operons voor afbraak van lactose, maltose, galactose en soortgelijke koolhydraten te verhogen.

De PTS-regeling berust op de fosforyleringstoestand van EIIA^Glc, een onderdeel van de PTS. Bij veel glucose is EIIA^Glc dephosphoryleerd en remt adenylaatcyclase, waardoor cAMP laag blijft. Bij minder glucose blijft EIIA^Glc gefosforyleerd en stimuleert adenylaatcyclase, waardoor cAMP toeneemt. Dit signaal bepaalt de activiteit van CRP en de mate van repressie of activatie van katabole operons.

Bij Gram-positieve bacteriën verloopt de regulatie via CcpA en HPr-Ser-P, gebonden aan cre-sites (catabolite-responsive elements). CcpA moduleert de transcriptie van vele catabolische operons zodat bij aanwezigheid van de voorkeursbron de katholische paden onderdrukt worden en bij afwezigheid geactiveerd.

Catabolietrepressie komt veel voor en verklaart verschijnselen zoals diauxie; ze beïnvloedt groei, ecologie en regulatie van metabole paden in laboratorium- en klinische context.