Un operone è un’unità funzionante di DNA genomico che contiene un gruppo di geni controllati da un singolo promotore. In parole povere, questi geni condividono le informazioni necessarie per creare gli strumenti per un particolare compito, quindi condividono un promotore che assicura che saranno trascritti tutti insieme.

L’operone lac, o lattosio, si trova in E. coli e in alcuni altri batteri enterici. Questo operone contiene geni che codificano per proteine incaricate di trasportare il lattosio nel citosol e digerirlo in glucosio, che viene poi utilizzato per produrre energia.

L’operone lac viene sfruttato dai biologi molecolari, in modo da capire meglio come funziona. Questo è anche discusso brevemente nell’articolo di Jeremy sull’utilizzo dell’operone lac come strumento di microscopia.

Regolazione stretta

Normalmente, l’operone lac è spento. Una proteina repressore si lega alla regione operatore (controllo) a monte dell’operone impedendo la trascrizione.

Quando il lattosio è presente all’esterno della cellula, attraversa la membrana cellulare e agisce come induttore dell’operone. Lo fa una volta che il lattosio viene scisso per creare allolattosio. L’operone lac viene poi trascritto e tradotto in proteine tra cui la permeasi, che si incorpora nella membrana cellulare facilitando il trasporto del lattosio nella cellula, e la β-galattosidasi, che mangia il lattosio per creare molecole di glucosio. β-galattosidasi produce anche allolattosio. Questo porta ad un ciclo di feedback positivo.

Questo operone entra in scena quando i livelli di glucosio sono bassi. Ciò è dovuto a un’altra proteina, chiamata proteina attivatrice del catabolita (CAP), e alle molecole di adenosina monofosfato ciclico (cAMP). Quando i livelli di glucosio scendono, i livelli di cAMP aumentano fino a quando c’è abbastanza cAMP per legare e attivare più CAP. CAP promuove la trascrizione dei geni da parte dell’RNA polimerasi portando ad un aumento dell’espressione dell’operone lac.

Insieme, si ha un regolatore negativo, la proteina repressore, che viene legata e disattivata dall’allolattosio e un regolatore positivo, che viene promosso da bassi livelli di glucosio assicurando che quando i livelli di glucosio sono bassi, ma il lattosio è presente, la cellula passerà a questa fonte alternativa di cena.

Perché questi geni dei jeans sono così di moda in laboratorio e nell’industria?

L’operone lac si è dimostrato utile agli scienziati. Sia il promotore che i geni sono stati scelti e usati in vari modi.

Stai sintonizzato per sapere come puoi salire sul carro dell’operone lac!