Et operon er en fungerende enhed af genomisk DNA, der indeholder en gruppe af gener, som styres af en enkelt promotor. Kort sagt deler disse gener den information, der er nødvendig for at skabe redskaberne til en bestemt opgave, så de deler en promotor, der sikrer, at de alle bliver transskriberet sammen.

Lac- eller laktose-operonet findes i E. coli og nogle andre tarmbakterier. Dette operon indeholder gener, der koder for proteiner, der har til opgave at transportere laktose ind i cytosolen og fordøje den til glukose, som så bruges til at lave energi.

Lac-operonet udnyttes af molekylærbiologer, så vi bedre forstår, hvordan det fungerer. Dette er også kort omtalt i Jeremys artikel om at bruge lac-operonet som et redskab til mikroskopi.

Tæt regulering

Normalt er lac-operonet slået fra. Et repressorprotein binder operatorregionen (kontrolregionen) opstrøms for operonet og forhindrer transkription.

Når laktose er til stede uden for cellen, krydser den cellemembranen og virker som en inducer af operonet. Det gør det, når laktose er nedbrudt for at skabe allolaktose. Lac-operonet transskriberes og oversættes derefter til proteiner, herunder permease, som indlejrer sig i cellemembranen og letter laktosetransporten ind i cellen, og β-galaktosidase, som æder laktose for at lave glukosemolekyler. β-galactosidase laver også allolactose. Dette fører til et positivt feedback loop.

Dette operon indtager scenen, når glukoseniveauet er lavt. Dette skyldes et andet protein, kaldet catabolite activator protein (CAP), og cykliske adenosinmonofosfat-molekyler (cAMP). Når glukoseniveauet falder, stiger cAMP-niveauet, indtil der er tilstrækkeligt cAMP til at binde og aktivere mere CAP. CAP fremmer RNA-polymerase transkription af gener, hvilket fører til en stigning i lac operon ekspressionen.

Sammen har man en negativ regulator, repressorproteinet, som bindes og deaktiveres af allolaktose og en positiv regulator, som fremmes af lave glukoseniveauer, hvilket sikrer, at når glukoseniveauerne er lave, men der er laktose til stede, vil cellen skifte til denne alternative kilde til middag.

Så hvorfor er disse jeansgener så moderne i laboratoriet og i industrien?

Lac-operonet har vist sig nyttigt for forskerne. Både promotoren og generne er blevet pillet fra hinanden og brugt på forskellige måder.

Hold øje med os for at høre, hvordan du kan komme med på lac operon-vognen!