Operonijärjestelmät

Operonijärjestelmät ovat geeni-ilmentymisen säätelymekanismi, joka löytyy pääasiassa bakteereilta ja arkeoneilta. Ne koostuvat ryhmästä geenejä, jotka ovat lähekkäin kromosomissa ja joiden transkriptio tapahtuu yhdessä yhtenäisenä mRNA-molekyylinä. Tämä ryhmä geenejä osallistuu yleensä samaan aineenvaihduntareittiin tai toimintoon. Operonin muodostavat rakenteelliset geenit, jotka koodaavat proteiineja, sekä säätelyelementit, kuten promoottori, operaattori ja terminaattorialue.

Promoottori on DNA-jakso, johon RNA-polymeraasi sitoutuu aloittaakseen transkription. Operaattori on toinen DNA-jakso, johon repressori-proteiini voi sitoutua, estäen siten transkriptiota. Tällainen repressori-proteiini koodataan yleensä erillisessä geenissä, jota kutsutaan säätelijägeeniksi. Kun repressori on sitoutunut operaattoriin, se estää RNA-polymeraasia liikkumasta promoottorin ohi ja transkriboimasta rakenteellisia geenejä.

Induserit tai ko-repressorit voivat vaikuttaa repressorin sitoutumiseen operaattoriin. Esimerkiksi laktoosioperonissa, joka vastaa bakteerin kyvystä hajottaa laktoosia, laktoosi tai sen johdannainen toimii inducerina. Kun induceri on läsnä, se sitoutuu repressoriin, muuttaa sen muotoa ja estää sen sitoutumisen operaattoriin. Tämä vapauttaa operaattorin, ja RNA-polymeraasi voi aloittaa rakenteellisten geenien transkription. Operonijärjestelmät mahdollistavat tehokkaan ja nopean vasteen ympäristön muutoksiin säätämällä yhden yhteisen säätelijän avulla useiden geenien ilmentymistä.