Operoni

Un operone � un insieme di geni che vengono regolati insieme. Il primo studiato fu l'operone lattosio di Escherichia coli.

L’operone lattosio produce gli enzimi necessari per l’utilizzazione del lattosio da parte del batterio: la loro struttura � codificata in tre geni strutturali adiacenti z, y e a. Questi geni vengono trascritti in un solo mRna che viene poi tradotto nelle tre proteine. Poiché il lattosio non � sempre presente nell’ambiente di E. coli, sarebbe uno spreco produrre in continuazione questi enzimi.

I geni strutturali sono preceduti, nell'ordine, dalle sequenze p1, p2 e o.

La sequenza p2 serve per l’attacco della Rna polimerasi, l’enzima che effettua la trascrizione. Questa, dopo essersi legata, scorre verso destra e, giunta all’inizio del gene z, comincia a “ricopiare” i tre geni strutturali in un mRna. Il gene i (che non � adiacente) produce a ritmo costante una proteina, il repressore, che quando si lega al gene operatore o impedisce alla polimerasi di trascrivere l’operone.

Quando nell’ambiente � presente il lattosio, questo si lega al repressore impedendone il legame con l’operatore: � così possibile la trascrizione dell’operone.

Anche in presenza di lattosio, la trascrizione dell’operone � scarsa finché � presente in quantità il glucosio, lo zucchero pi� facilmente utilizzabile da parte degli organismi. Quando il glucosio scarseggia viene prodotto Amp ciclico (cAmp), una molecola che in tutti gli organismi funziona come segnale di carenza energetica. Il cAmp legandosi alla Crp (proteina recettrice del cAmp) la rende in grado di legarsi, tra l’altro, alla sequenza p1 stimolando notevolmente la trascrizione dell’operone.

Riassumiamo le situazioni possibili:

In presenza di glucosio e lattosio, il repressore � inattivo ma lo � anche la cRp, per cui vi � una trascrizione moderata.
In presenza di glucosio ma non di lattosio, il repressore � attivo e la cRp inattiva, per cui non vi � trascrizione.
In assenza di glucosio e di lattosio, il repressore e la cRp sono entrambi attivi e non vi � trascrizione.
In presenza di glucosio e assenza di lattosio, ir repressore � inattivo e la cRp � attiva, per cui l'operone viene espresso al massimo.

Altri operoni sono regolati in modo pi� o meno diverso. Ad esempio, l'operone istidina, che contiene i geni degli enzimi per la biosintesi dell'amminoacido in questione, ha un repressore che viene attivato dal legame con l'istidina: in questo modo non viene sintetizzata una sostanza quando � già presente in quantità adeguata.