Operoni on genomisen DNA:n toimiva yksikkö, joka sisältää ryhmän geenejä, joita ohjaa yksi promoottori. Yksinkertaisesti sanottuna näillä geeneillä on yhteistä tietoa, jota tarvitaan työkalujen luomiseen tiettyä tehtävää varten, joten niillä on yhteinen promoottori, joka varmistaa, että ne kaikki transkriboituvat yhdessä.

Lac- eli laktoosi-operonia esiintyy E. coli -bakteerissa ja joissakin muissa suolistobakteereissa. Tämä operoni sisältää geenejä, jotka koodaavat proteiineja, joiden tehtävänä on kuljettaa laktoosia sytosoliin ja pilkkoa se glukoosiksi.Tämä glukoosi käytetään sitten energian tuottamiseen.

Molekyylibiologit hyödyntävät lac-operonia, jotta ymmärtäisimme paremmin sen toimintaa. Tätä käsitellään lyhyesti myös Jeremyn artikkelissa lac-operonin käyttämisestä mikroskoopin välineenä.

Kireä säätely

Normaalisti lac-operoni on sammutettu. Repressoriproteiini sitoutuu operonin ylävirtaan olevaan operaattorin (kontrollin) alueeseen estäen transkription.

Kun laktoosia on solun ulkopuolella, se läpäisee solukalvon ja toimii operonin induktorina. Se tekee niin, kun laktoosi hajoaa allolaktoosiksi. Tämän jälkeen lac-operoni transkriboidaan ja käännetään proteiineiksi, kuten permeaasiksi, joka sulautuu solukalvoon helpottaen laktoosin kulkeutumista soluun, ja β-galaktosidaasiksi, joka syö laktoosia glukoosimolekyyleiksi. &beeta;-galaktosidaasi tekee myös allolaktoosia. Tämä johtaa positiiviseen takaisinkytkentään.

Tämä operoni astuu näyttämölle, kun glukoosipitoisuus on alhainen. Tämä johtuu toisesta proteiinista, jota kutsutaan kataboliittiaktivaattoriproteiiniksi (CAP), ja syklisistä adenosiinimonofosfaattimolekyyleistä (cAMP). Kun glukoosipitoisuudet laskevat, cAMP-pitoisuudet kasvavat, kunnes cAMP-molekyyliä on riittävästi CAP:n sitomiseksi ja aktivoimiseksi. CAP edistää geenien RNA-polymeraasin transkriptiota, mikä johtaa lac-operonin ilmentymisen lisääntymiseen.

Yhteenlaskettuna on olemassa negatiivinen säätelijä, repressoriproteiini, johon allolaktoosi sitoutuu ja jonka allolaktoosi deaktivoi, ja positiivinen säätelijä, jota alhaiset glukoosipitoisuudet edistävät varmistaen, että kun glukoosipitoisuudet ovat alhaiset mutta laktoosia on läsnä, solu kytkeytyy tälle vaihtoehtoiselle päivälähteelle.

Miksi nämä farkkugeenit sitten ovat niin muodikkaita laboratoriossa ja teollisuudessa?

Lac-operoni on osoittautunut hyödylliseksi tutkijoille. Sekä promoottoria että geenejä on poimittu erilleen ja hyödynnetty eri tavoin.

Ole kuulolla, niin kuulet, miten sinäkin voit nousta lac-operonin kelkkaan!