Den lac-operonen är den paradigmatiska modellen för prokaryotisk genreglering. Lac-repressorn (kodad av lacI) är ett tetramert protein som binder lac-operatören (DNA-segment som överlappar promotorn), fysiskt blockerar RNA-polymeras och tystar de strukturella generna (lacZ, lacY, lacA).
Induktionsmekanism
- Ingen laktos: Repressor bundet till operator → operon AV (basal läckuttryck)
- Laktos kommer in: Via LacY permeas (låg basal nivå)
- Allolaktos bildning: β-galaktosidas (LacZ) isomeriserar laktos → allolaktos (sanna induktorn)
- Induktorbindning: Allolaktos binder repressor → konformationell förändring
- Operatorfrigivning: Repressor dissocierar från operator
- Transkription: RNA-polymeras transkriberar lacZYA → β-galaktosidas, permeas, transacetylas
- Metabolism: Enzymer hydrolysar laktos → glukos + galactos → glykolys
Regulatorisk betydelse
- Negativ kontroll: Repressor binder DNA för att tysta; induktor lättar repression
- Katabolitrepression: Glukos sänker cAMP → CAP inaktiv → minskad transkription även med induktor (glukos föredras)
- Effektivitet: Uttrycker bara kostsamma enzymer när substrat tillgängligt OCH föredragen kolkälla frånvarande
Denna Jacob-Monod modell (1961) etablerade grundläggande principer: operonstruktur, negativ reglering, allosterisk induktion, katabolitrepression — principer som styr genreglering över biologin.
