Operoni

I procati possono controllare l’espressione genica attraverso operoni, sequenze di DNA costituite da elementi regolatori e geni raggruppati e funzionalmente correlati alla codifica delle proteine. Gli operoni usano una singola sequenza promotrice per avviare la trascrizione di un cluster genico (cioè un gruppo di geni strutturali) in una singola molecola di mRNA. La sequenza di terminazione termina la trascrizione. Una sequenza di operatori, situata tra il promotore e i geni strutturali, vieta l’attività trascrizionale dell’operaio se vincolata da una proteina repressiva. Complessivamente, il promotore, l’operatore, i geni strutturali e il terminatore costituiscono il nucleo di un operone.

Gli operoni sono di solito inducibili o repressibili. Gli operoni inducibili, come l’operone lac batterico, sono normalmente “spenti” ma si accenderanno “in presenza di una piccola molecola chiamata induttore (ad esempio, allolactosi). Quando il glucosio è assente, ma il lattosio è presente, l’allolactosi lega e inattiva il repressore dell’operone, consentendo all’operone di generare enzimi responsabili del metabolismo del lattosio.

Gli operoni repressibili, come l’operone trp batterico, sono di solito “on” ma si spegneranno in presenza di una piccola molecola chiamata corepressor (ad esempio, triptofano). Quando il toptofano, un aminoacido essenziale, è abbondante, il tritofano si lega e attiva il repressore trp, impedendo all’operone di produrre enzimi necessari per la sua sintesi.

Gli operoni possono anche essere attivi in modo obbligatorio (cioè continuamente). Ad esempio, gli operoni batterici dell’RNA ribosomico (rRNA) sono sempre “on” perché gli rRNA sono costantemente necessari per la traduzione.

Altri elementi regolatori contribuiscono anche all’espressione genica coordinata di un operone. I geni regolatori codificano l’attivatore trascrizionale o le proteine reprimenti. I geni lacI e trpR, ad esempio, codificano per i repressori del rispettivo operone. Ulteriori sequenze regolatorie, come il sito di legame della proteina attivatore del catabolito di lac (CAP), forniscono siti di legame per altri attivatori o repressori. Ad esempio, quando il glucosio è basso, una molecola di segnalazione (cioè AMP ciclica) attiva CAP, permettendogli di legare il sito CAP, reclutare polimerasi di RNA e avviare la trascrizione dell’operone.