Έκφραση της γενετικής πληροφορίας (Ενδέχεται 2024)
Το Operon, το γενετικό ρυθμιστικό σύστημα που εντοπίζεται στα βακτήρια και τους ιούς τους στα οποία γονίδια που κωδικοποιούν λειτουργικά σχετιζόμενες πρωτεΐνες συγκεντρώνονται κατά μήκος του DNA. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει τη σύνθεση πρωτεϊνών να ελέγχεται συντονισμένα ως απόκριση στις ανάγκες του κυττάρου. Παρέχοντας τα μέσα για την παραγωγή πρωτεϊνών μόνο όταν και όπου απαιτούνται, το οπερόνιο επιτρέπει στο κύτταρο να εξοικονομήσει ενέργεια (που είναι ένα σημαντικό μέρος της στρατηγικής ζωής ενός οργανισμού).
Ένα τυπικό οπερόνιο αποτελείται από μια ομάδα δομικών γονιδίων που κωδικοποιούν ένζυμα που εμπλέκονται σε μια μεταβολική οδό, όπως η βιοσύνθεση ενός αμινοξέος. Αυτά τα γονίδια βρίσκονται συνεχόμενα σε ένα τμήμα DNA και βρίσκονται υπό τον έλεγχο ενός προαγωγέα (ένα μικρό τμήμα του DNA στο οποίο δεσμεύεται η πολυμεράση RNA για να ξεκινήσει μεταγραφή). Μία μεμονωμένη μονάδα αγγελιοφόρου RNA (mRNA) μεταγράφεται από το οπερόνιο και στη συνέχεια μεταφράζεται σε ξεχωριστές πρωτεΐνες.
Ο προαγωγός ελέγχεται από διάφορα ρυθμιστικά στοιχεία που ανταποκρίνονται σε περιβαλλοντικές ενδείξεις. Μία κοινή μέθοδος ρύθμισης πραγματοποιείται από μια ρυθμιστική πρωτεΐνη που συνδέεται με την περιοχή χειριστή, η οποία είναι ένα άλλο μικρό τμήμα DNA που βρίσκεται μεταξύ του προαγωγέα και των δομικών γονιδίων. Η ρυθμιστική πρωτεΐνη μπορεί είτε να αποκλείσει τη μεταγραφή, οπότε αναφέρεται ως κατασταλτική πρωτεΐνη. ή ως ενεργοποιητική πρωτεΐνη μπορεί να διεγείρει τη μεταγραφή. Περαιτέρω ρύθμιση εμφανίζεται σε ορισμένα οπερόνια: ένα μόριο που ονομάζεται επαγωγέας μπορεί να συνδεθεί στον καταστολέα, απενεργοποιώντας το. ή ένας καταστολέας μπορεί να μην είναι σε θέση να συνδεθεί με τον χειριστή εκτός εάν συνδέεται με ένα άλλο μόριο, το διορθωτικό. Ορισμένα οπερόνια βρίσκονται υπό έλεγχο εξασθενητή, στον οποίο ξεκινά η μεταγραφή αλλά διακόπτεται πριν μεταγραφεί το mRNA. Αυτή η εισαγωγική περιοχή του mRNA ονομάζεται αλληλουχία οδηγός. Περιλαμβάνει την περιοχή εξασθενητή, η οποία μπορεί να αναδιπλωθεί από μόνη της, σχηματίζοντας μια δομή στελέχους και βρόχου που εμποδίζει την πολυμεράση RNA να προχωρήσει κατά μήκος του DNA.
Η θεωρία του οπερονίου προτάθηκε για πρώτη φορά από τους Γάλλους μικροβιολόγους François Jacob και Jacques Monod στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Στο κλασικό τους έγγραφο περιέγραψαν τον ρυθμιστικό μηχανισμό του lac οπερονίου του Escherichia coli, ενός συστήματος που επιτρέπει στο βακτήριο να καταστέλλει την παραγωγή ενζύμων που εμπλέκονται στο μεταβολισμό της λακτόζης όταν η λακτόζη δεν είναι διαθέσιμη.
