Operon

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök

Operon är en väsentlig DNA-sekvens för ett mer effektivt drivande av transkription, och därmed proteinsyntes. Ett operon kan betraktas som en sträcka DNA med besläktade gener som tillsammans delar ett gemensamt slutmål, jämte dess operator, promotor samt repressor som möjliggör transkription. Operonet finns huvudsakligen i prokaryota celler, t.ex. bakterier där den ofta har en vital roll för bland annat cellers livnäring på vissa molekyler.[1] Det mest välkända exemplet på detta är även genom vilket operonet upptäcktes av fransmännen Lwoff, Jacob och Monod, vilket är E. Coli bakteriens livnäring på laktos, som möjliggörs av Lac-operonet.[2]

Ordet operon härstammar från operera, vilket kännetecknar operonets funktion som effektiviserande av transkriptionen. Effektiviserande sker i den mån att gener med ett gemensamt slutmål är placerade nära varandra, i ett operon, istället för att vara placerade vid olika positioner i cellen. Om t.ex. flera subenheter, dvs. proteiner, som är beståndsdelar i ett enzym, inte kunde ha sin verkan eftersom en av subenheterna inte transkriberades skulle det bli väldigt oekonomiskt för cellen. Det hade ytterligare varit oekonomiskt för cellen ifall varje gen för de olika subenheterna hade varit tvungen att ha en egen promotor och andra element för transkription. Operonet effektiviserar på så sätt cellens proteinsyntes genom att placera generna i ett operon där de delar på en gemensam promotor, operator och repressor. Vid ett plötsligt behov av ett enzym kan därför operonet i ett svep skapa de proteiner som behövs för bildandet av detta enzym, t.ex. laktaslaktos behöver brytas ner i E. Coli bakterier (beskrivs utförligare nedan).[1] [3]

Lac-operon[redigera | redigera wikitext]

E. Coli är en gramnegativ tarmbakterie som bland annat har en vital roll i människokroppens metabolism. Ett operon i bakterien som är specialiserad på att initiera nedbrytningen av laktos (mjölksocker) till dess monosackarida nedbrytningsprodukter, som cellens sedan kan använda som energikälla, är Lac-operonet. Operonet består av tre gener som möjliggör E. Coli bakteriens livnäring på laktos. En av generna ger upphov till β-galaktosidas vilket är ett enzym som spjälkar laktoset till β-D-galaktos samt β-D-glukos vilket bakterier sedan kan ta upp energi ifrån. Den andra genen kodar för proteinet Galaktosid-permeas som släpper in laktosmolekylen i själva bakteriecellen för att Lac-Operonet sedan skall kunna operera. Den tredje genens funktion är dock fortfarande okänd och man har endast hypoteser för dess funktion.[3] [4]    

Positiv och negativ reglering[redigera | redigera wikitext]

Då laktos(vit) förekommer i operonets omgivning släpper repressorn(grön) operatorn(röd) och låter RNA-polymeraset(gul) att binda till promotorn(orange) för att sedan starta transkriptionen.

Lac-operonet tillhör den typ av operon som kan regleras både positivt men också negativt. Detta innebär dels att när det t.ex. finns en hög halt glukos i omgivningen är operonet avstängt eftersom laktos inte längre finns för spjälkning, detta kallas för negativ reglering. Emellertid finns det en gen (kallad I-gen) som är en så kallad hushållsgen, vilket innebär att den uttrycks konstitutivt (ständigt). Genen kodar för ett protein, kallad Lac-repressor, som i sin tur binder till en specifik sekvens, kallad operator, i Lac-operonets promotor. Ett konstitutivt uttryck för denna gen är viktig eftersom Lac-repressorn är det fysiskt hindrande protein för RNA-polymeraset att påbörja sin transkribering av operonet och därmed bildandet av de proteiner som generna kodar för. Blir det t.ex. i detta fall laktos närvarande så släpper Lac-repressorn operonet och RNA-polymeraset kan binda till promotorn för att sedan transkribera.[1] [3]

  Positiv reglering sker istället med hjälp av en aktivator som underlättar initieringen av transkription för RNA-polymeras. Detta sker eftersom RNA-polymeraset inte alltid kan binda bra till promotorn på grund av promotorns inte alltid passande utformning, vilket en aktivator kompenserar och gör det mer lättillgängligt för RNA-polymeraset att börja transkribera.[1]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b c d] Ehinger, Ekenstierna. Bioteknik - från DNA till protein. 2008 Författarna och Studentlitteratur AB. Upplaga 1:1
  2. ^ http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1965/
  3. ^ [a b c] Watson, Hopkins, et. al. Molecular biology of the gene. Fourth edition.1987 The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc. Sidor 195, 475-478.
  4. ^ http://www.bioc.aecom.yu.edu/labs/roderlab/papers/CRB_GAT.pdf