Оперон

Оперон — функціональна одиниця організації генетичного матеріалу прокаріотів (бактерій та архей), в якій декілька відкритих рамок зчитування (цистронів) кодують відповідні білки, цистрони знаходяться під контролем одних і тих же регуляторних елементів і зчитуються у вигляді однієї довгої молекули мРНК, яка потім процесується. Така функціональна організація дозволяє ефективніше регулювати експресію цих генів. У кишкової палички в геномі міститься приблизно 650 оперонів.

Не слід плутати оперони з кластерами генів. У кластерах гени (наприклад, гени теплового шоку) розташовані один за одним, проте синтезуються та регулюються окремо один від одного.

Концепцію лактозного оперону (lac-оперон) E.coli запропонували 1961 року французькі вчені Франсуа Жакоб та Жак Моно. Це був перший детально схарактеризований принцип регуляції транскрипції,— робота, за яку вони отримали Нобелівську премію в 1965 році.

Оперони за кількістю цистронів класифікують на моно-, оліго- та поліцистронні, що містять, відповідно, тільки один, кілька або багато цистронів (відкритих рамок зчитування).

Характерним прикладом оперонної організації геному прокаріотів є лактозний оперон (lac-оперон) та триптофановий оперон (trp-оперон).

Оперон починається і закінчується регуляторними ділянками — промотором на початку і термінатором у кінці. Крім того, окремі цистрони можуть мати власні промотори і/або термінатори.

До складу оперона прокаріотів входять структурні гени та регуляторні елементи (не плутати з геном-регулятором). Структурні гени кодують білки, що забезпечують послідовні етапи біосинтезу певної речовини. Кількість цих генів може варіювати від одного до кількох. Вони тісно зчеплені між собою і під час транскрипції функціонують як один єдиний ген: на їхній матриці синтезується одна спільна молекула мРНК, яка лише потім розщеплюється на кілька мРНК, відповідних окремим генам. Регуляторними елементами є наступні:

• Промотор — ділянка зв'язування ферменту, що здійснює транскрипцію ДНК — РНК-полімерази. Є місцем початку транскрипції. Являє собою коротку послідовність із кількох десятків нуклеотидів ДНК, з якою специфічно зв'язується РНК-полімераза. Промотор також визначає, який із двох ланцюгів ДНК слугуватиме матрицею для синтезу мРНК;

• Оператор — ділянка зв'язування регуляторного білка;

• Термінатор — ділянка в кінці оперона, що сигналізує про припинення транскрипції.

На функціонування оператора впливає самостійний ген-регулятор, який кодує відповідний регуляторний білок. Цей ген необов'язково розташований поруч з опероном. Крім того, один регулятор може регулювати транскрипцію декількох оперонів. Ген-регулятор також має власний промотор і термінатор. Регуляторні білки бувають двох типів: білок-репрессор та білок-активатор. Вони зв'язуються зі специфічними нуклеотидними послідовностями ДНК оператора, що або перешкоджає транскрипції генів (негативна регуляція), або сприяє їй (позитивна регуляція); механізми їх роботи протилежні. На активність білків-репрессоров можуть впливати речовини — ефектори: з'єднуючись з репрессором, вони впливають на його взаємодію з оператором.

В еукаріот транскрипція здійснюється з ділянок, подібних до оперона прокаріот, а також складаються з регуляторних і структурних генів, однак у оперонів еукаріот є ряд особливостей:

1. До складу оперона еукаріотів входить лише один структурний ген (а не кілька — як у прокаріотів).
2. Оперон еукаріотів майже завжди містить тільки структурний ген, а інші гени розкидані по хромосомі або навіть за різними хромосомами.
3. Оперон еукаріотів складається зі значущих (екзонів) і незначущих (інтронів) ділянок, що чергуються між собою. При транскрипції інформація зчитується як екзонів, так й інтронів, а потім під час процесингу відбувається вирізання інтронів (сплайсинг).

• Індуктор

• А. В. Сиволоб, С.Р. Рушковський, С.С. Кир'яченко та ін. (2008). Генетика (PDF). К: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет". с. 67—70. {{cite book}}: Явне використання «та ін.» у: |author= (довідка)
• А. В. Сиволоб (2008). Молекулярна біологія (PDF). К: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет".