Operonový model

Charakteristika

Operonový model popisuje, jak může být v prokaryontních buňkách genová exprese regulována na úrovni transkripce. Na rozdíl od eukaryot se často regulace nevztahuje pouze na jediný gen, ale dochází ke společné regulaci několika genů, které mohou například kódovat enzymy jedné metabolické dráhy (tyto geny jsou na chromozomu přítomny ve shlucích). Operonem potom rozumíme tento shluk tandemově uspořádaných genů, jejichž přepisem do společné mRNA (díky jedinému promotoru) a následnou expresí dojde obvykle k aktivaci určité metabolické dráhy. Rozlišujeme dva typy operonů, katabolický (induktivní) a anabolický (represivní) typ.

Induktivní typ

Příkladem prvního je laktózový operon. Ten je tvořen posloupností sekvencí pro represor, promotoru a operátorové sekvence a tří genů Z, Y a A. Tyto geny kódují tři enzymy metabolismu laktózy. Pokud se produkt genu pro represor naváže na operátor, zablokuje transkripci genů Z, Y a A z jejich promotoru. Represor však může být inaktivován navázáním laktózy, která zde funguje jako induktor. Represor již nemůže zabránit transkripci a geny jsou exprimovány. Přítomnost laktózy tedy indukuje v buňce tvorbu enzymů pro laktózový metabolismus a umožňuje využívat tuto látku jako zdroj energie.

Represivní typ

Druhý je reprezentován tryptofanovým operonem. Zde je způsob represe v podstatě obrácený oproti operonu laktózovému. Promotor a operátor následuje 5 genů pro syntézu tryptofanu E, D, C, B a A. Produkt regulátorového genu se však za normálních podmínek neváže na promotor a transkripce probíhá. Pouze při nadbytku tryptofanu dochází k navázání jeho molekuly jako korepresoru na represor a k zastavení další exprese genů.

Regulace genové exprese

U eukaryot je mnohem složitější také proto, že zde musí docházet ke komplexní koordinaci vývoje a funkce jednotlivých buněčných populací i celých orgánů. Účastní se na ní velké množství transkripčních faktorů, hormonů i faktorů vnějšího prostředí. Regulace také zdaleka neprobíhá pouze na úrovni transkripce.