Laktosaren operoia

Laktosaren operoia F. Jacobek eta J. Monodek aurkitutako lehenengo operoia izan zen (1960an). Escherichia Coli bakterioaren kromosomarekin garatu zituzten haien ikerketak bi zientzialari frantziarrek.

Laktosaren operoiak gluzido honen katabolismoan parte hartzen duten entzimen sintesia kontrolatzen du.

Operoi honek hainbat elementu ditu:

 egiturazko geneak:
 lak z genea: β-galaktosidasa entzima kodetzen du, hots, laktosaren hidrolisia (glukosa+galaktosa) eragiten duena
 lak y genea: galaktosido permeasa entzima kodetzen du, hots, laktosa zelula barnera eramaten duena.
 lak a genea: galaktosido transferasa entzima kodetzen du

 gene promotorea (P): egiturazko geneetatik hurbil dagoena. Bertan ARN polimerasa entzimak transkripzioaren hasiera eragiten du.

 gene operadorea (O): egiturazko geneen ondoan dagoena E. Coli-ren kromosoman. Gene horien jarduera baldintzatzen du. Gene operadorean laktosaren proteina errepresorea finkatzen da.

 gene erregulatzailea (I): laktosaren proteina errepresorearen sintesia kodetzen duena. E. Coli-ren kromosoman aldenduta dago beste geneetatik.

Operoiaren funtzionamendua 

Operoi honetan laktosa da molekula induktorea. Ingurunean laktosa dagoenean, E. Coli bakterioaren operoiak goian aipaturiko hiru entzimak (β-galaktosidasa, galaktosido permeasa eta galaktosido transferasa) sintetizatzen ditu, laktosa hori erabiltzeko. Laktosaren ezean, aldiz, operoiaren egiturazko geneak ez dira transkribatzen eta ez dituzte entzima horiek sintetizatzen (laktosa ez baldin bada entzima horien sintesia antzua baita).

Laktosa, beraz, operoiaren induktorea da. Laktosa proteina errepresoreari atxikitzen zaio, eta bere egitura aldatzen du. Ondorioz, proteina errepresorea indargabetzen da eta ez da gene operadoreari finkatzen. Hori dela-eta, egiturazko geneak transkribatzen dira eta laktosaren katabolismoan parte hartzen duten hiru entzimak sintetizatzen dira (ikus goiko irudia).

Laktosarik ez dagoenean ezerk ez du proteina errepresorea indargabetzen. Errepresore hori gene operadorean finkatzen da eta transkripzioaren prozesua eteten du (beheko irudia). Entzimak ez dira sintetizatzen, eta bakterioak ez du energia alferrik galtzen.

Katabolitoen bidezko errepresioa 

Laktosaren operoiak beste erregulazio mota bat du, AMP zikliko eta CRP proteinaren bidez.

Gauza jakina da glukosaren aurrean Escherichia Coli bakterioak ez duela laktosa erabiltzen hazteko. Laktosa erabiltzen hasten da glukosa agortzen denean. Bakterioaren portaera hori logikoa da energia alferrik ez galtzeko (laktosa katabolizatzeko energia gehiago behar duelako glukosa katabolizatzeko baino), baina zein prozesu biokimikoaren bidez osatzen du bakterioak "aukeraketa" hori?

Erantzuna AMP ziklikoan dago. AMP ziklikoa eta CRP proteina laktosaren operoiaren gene promotorean finkatzen dira, eta transkripzioaren hasiera eragiten dute (ARN polimerasa bezalaxe). AMP ziklikoaren ezean, operoiaren geneak ez dira transkribatzen. Glukosak AMP ziklikoa zelulatik kanporatzen du, eta hori dela-eta operoiaren egiturazko geneak ez dira transkribatzen.

Glukosak, beraz, laktosaren operoia inhibitzen du. Glukosa dagoen bitartean katabolitoen bidezko errepresioak galarazi egiten du kontrol orokor horren menpe dagoen laktosaren operoiaren espresioa.

Kanpo estekak 

Biologia molekularra
Genetika
Geneen espresioa