En operon är en fungerande enhet av genomiskt DNA som innehåller en grupp gener som styrs av en enda promotor. Enkelt uttryckt delar dessa gener information som behövs för att skapa verktygen för en viss uppgift, så de delar en promotor som säkerställer att de alla transkriberas tillsammans.

Lac-operonet, eller laktosoperonet, finns i E. coli och vissa andra tarmbakterier. Detta operon innehåller gener som kodar för proteiner som ansvarar för att transportera laktos till cytosolen och smälta det till glukos. glukosen används sedan för att producera energi.

Lac-operonet utnyttjas av molekylärbiologer, så att vi bättre förstår hur det fungerar. Detta diskuteras också kort i Jeremys artikel om att använda lac-operonet som ett mikroskopiverktyg.

Tät reglering

Normalt sett är lac-operonet avstängt. Ett repressorprotein binder operatörsregionen (kontrollregionen) uppströms operonet och förhindrar transkriptionen.

När laktos finns utanför cellen passerar det cellmembranet och fungerar som en inducerare av operonet. Det gör det när laktos bryts ner för att skapa allolaktos. Lac-operonet transkriberas och översätts sedan till proteiner, bland annat permeas, som bäddar in sig i cellmembranet och underlättar laktosetransporten in i cellen, och β-galaktosidas, som äter upp laktos för att göra glukosmolekyler. β-galaktosidas gör också allolaktos. Detta leder till en positiv återkopplingsslinga.

Detta operon tar plats när glukosnivåerna är låga. Detta beror på ett annat protein, kallat catabolite activator protein (CAP), och cykliska adenosinmonofosfatmolekyler (cAMP). När glukosnivåerna sjunker ökar cAMP-nivåerna tills det finns tillräckligt med cAMP för att binda och aktivera mer CAP. CAP främjar RNA-polymeras transkription av gener vilket leder till en ökning av lac operon-uttrycket.

Tillsammans har man en negativ regulator, repressorproteinet, som binds och inaktiveras av allolaktos och en positiv regulator, som främjas av låga glukosnivåer vilket säkerställer att när glukosnivåerna är låga, men laktos finns närvarande, kommer cellen att växla över till denna alternativa källa för middag.

Så varför är dessa jeansgener så fashionabla i laboratoriet och industrin?

Lac-operonet har visat sig vara användbart för forskarna. Både promotorn och generna har plockats isär och använts på olika sätt.

Håll dig uppdaterad för att höra hur du kan komma med på lac operon-vagnen!