Operon Määrittely
On operon on klusterin toiminnallisesti liittyviä geenejä, jotka ovat määräysvallassa yhteinen operaattori. Operonit koostuvat useista geeneistä, jotka on ryhmitelty yhteen promoottorin ja operaattorin kanssa. Operoneja esiintyy prokaryooteissa (bakteereissa ja arkhaiassa), mutta niitä ei esiinny eukaryooteissa. Joissakin tilanteissa useita operoneja ohjataan samalla säätelyproteiinilla; näissä tapauksissa operonit muodostavat Regulonin. Operons olivat ensimmäinen tunnistettu tila geenien ilmentyminen ohjaus vuonna 1961 François Jacob ja Jacques Monod.,
Operonirakenne
Operonit ovat DNA: n alueita, jotka sisältävät toisiinsa liittyvien geenien klustereita. Ne koostuvat promoottorialueesta, toimijasta ja useista toisiinsa liittyvistä geeneistä. Operaattori voi sijaita joko promoottorin sisällä tai promoottorin ja geenien välissä. RNA-polymeraasi aloittaa transkription sitoutumalla promoottorin alueeseen. Operaattorin sijainti on tärkeä, sillä sen sääntely joko sallii tai estää geenien transkription mRNA: han.,
Operon Toiminto
On operon on täydellinen paketti geenien ilmentyminen ja synteesi polypeptidejä. Yhdistämällä toisiinsa liittyvät geenit kaikki tiettyyn funktioon tarvittavat polypeptidit syntetisoidaan vastauksena yhteen ärsykkeeseen. Esimerkiksi bakteeri, Escherichia coli sisältää useita geenejä, ryhmitelty osaksi operons ja regulons: Lac operon joka on mukana laktoosin hajoamista, Trp operon joka on mukana tryptofaanin biosynteesiin, ja Hänen operon joka on mukana histidiini biosynteesiä., Nämä operonit käynnistyvät, kun geenituotteita tarvitaan.
Operonit voivat olla negatiivisessa tai positiivisessa kontrollissa. Negatiivinen kontrolli liittyy sammuttamalla operon läsnä repressori; tämä voi olla joko repressible tai indusoituva. Repressiivinen operoni on sellainen, joka on yleensä päällä, mutta joka voidaan tukahduttaa repressorimolekyylin läsnä ollessa. Repressori sitoutuu operaattoriin siten, että RNA-polymeraasin liike tai sitoutuminen estyy eikä transkriptio voi edetä. Induktiivinen operoni on sellainen, joka on yleensä pois päältä., Jos induktoria ei ole, repressorimolekyyli estää käyttäjän toiminnan. Kun induktori on läsnä, se vuorovaikuttaa repressoriproteiinin kanssa vapauttaen sen operaattorilta ja sallien transkription edetä. Repressible operons ovat yleensä mukana anabolisia polkuja, tai synteesi olennainen osa, kun taas indusoituva operons ovat yleensä mukana catabolic polkuja, tai jakautuminen ravintoaine. Operonin positiivinen kontrolli on silloin, kun geenien ilmentymistä stimuloidaan säätelyproteiinin läsnäololla.,
Lac-Operonin
Lac-operonin on klassinen operon esimerkki, ja on vastuussa hajoamista maitoproteiinia laktoosia. Lac operon on indusoituva operon; ilman laktoosia operaattori on estänyt repressori proteiinia. Operon koostuu promoottori käyttäjän kanssa, ja kolme geeniä (bensley, lacY, ja lacA), joka koodaa β-galaktosidaasi, permease, ja transacetylase., Kolme geenit ovat mukana jakautuminen laktoosi osaksi sen metaboliittien: β-galaktosidaasi taukoja laktoosia glukoosiksi ja galaktoosiksi, kun taas kaksi proteiineja tukea aineenvaihduntaa. Lac-operonin ilmentymistä ohjaa säätelygeeninen lacI, joka sijaitsee välittömästi promoottorin alueen vieressä. LacI koodaa allosteerisen repressoriproteiinin, joka pitää Lac operonin ”pois”.
jotta Lac-operonin päällä, induktori molekyyli on inaktivoida repressori proteiinia., Induktorimolekyyli tässä järjestelmässä on allolaktoosi, laktoosin isomeeri. Kun laktoosi ja sen isomeeri ovat läsnä solussa, allolactose tulee sitoutua allosteerinen sivustoja repressori proteiinia, muuttamatta sen rakenne ja käsittelytapa on passiivinen. Kuten repressori proteiini irtoaa operaattori, RNA-polymeraasi voi sitoutua promoottori, transkriptio voi esiintyä, ja kolme laktoosin hajoamista geenejä voidaan syntetisoida.
kuvassa on esitetty rakenteen Lac-operonin ja viereisen lacR repressori-geeni.,
Lac-operonilla on myös positiivinen geenisääntely. Kun poisto-repressori proteiinin läsnäolo laktoosi tarvitaan synteesi bensley, lacY, ja lacA geenit, geenien ilmentyminen pysyy alhaisena. Geeniekspression tasoa säätelee solussa suositellun energianlähteen, glukoosin, määrä. Tätä kontrollia säätelee allosteerinen säätelyproteiini, kataboliittiaktivaattoriproteiini (CAP). Kun glukoosipitoisuus solussa on alhainen, orgaanisen molekyylin syklinen AMP on korkea pitoisuus., Syklinen AMP aktivoi CAP: n sitoutumalla allosteerisiin kohteisiin, jolloin CAP kiinnittyy Lac operonin promoottoriin. Toisin kuin repressoriproteiinit, CAP: n sitoutuminen Lac operoniin stimuloi geenien ilmentymistä. Kun solu glukoosipitoisuus kasvaa, syklisen AMP tasot solussa vähenee, ja aktivaattori proteiinia tulee sanoutua siitä promoottori. Transkriptio palaa alhaiselle tasolle tai sammuu, jos repressoriproteiini kiinnittyy uudelleen.
kuvassa Lac-operonin ja miten sen geenien ilmentyminen on sekä positiivinen ja negatiivinen kontrolli.,
Trp Operon
Trp-operonin on vastuussa synteesi aminohappojen trytophan, kun se ei ole saatavilla ympäristössä. Trp-operoni koostuu promoottorista, jolla on operaattori, ja viidestä geenistä, jotka koodaavat entsyymejä tryptofaanin synteesiin. Trp operon on säännelty sääntely geeni trpR, geeni, joka sijaitsee välimatkan päässä Trp operon.
Trp-operonin on esimerkki repressible operon; se on, ellei kääntyi pois repressori proteiinia. Repressoriproteiinia syntetisoidaan trpR: llä., Vaikka repressoriproteiini on aina läsnä solussa, se syntetisoidaan inaktiivisessa muodossa. Kun corepressor on läsnä, tässä tapauksessa tryptofaani, se sitoutuu repressori proteiini on allosteerinen sivuston. Tämä muuttaa proteiinin konformaatiota siten, että se voi sitoutua operaattoriin ja estää transkription estämällä RNA-polymeraasin sitoutumisen promoottoriin. Näin solu säästää energiaa jättämällä tuottamatta tryptofaania, kun sitä on jo olemassa.,
kuvassa Trp operon kanssa repressori-geenin promoottori, operaattori, ja viisi tryptofaani-syntetisointi geenit.
Quiz
1. Mitkä seuraavista eliöistä sisältävät operoneja?
A. hiiva
B. simpukat
C. puita
D. arkkien
2. Miten Lac operonia säännellään?
A., positiivinen kontrolli
B. negatiivinen kontrolli
C. indusoituva
D. kaikki edellä
3. Ovatko sortavat operonit myönteisen vai kielteisen valvonnan alaisia?
A. positiivinen
B., negatiivinen