Lac operon

[[Soubor:Lactose etc.png|thumb|Laktóza a její dvě složky, klíčoví hráči v tématu ''lac'' operonu]]
'''''Lac'' operon''' je [[operon]] známý především u [[bakterie]] ''[[Escherichia coli]]'', který se skládá ze tří [[gen]]ů, které se účastní metabolismu [[laktóza|laktózy]]. Tato metabolická cesta je poměrně komplikovaným způsobem regulována.

== Stavba ==
''Lac'' operon obsahuje tři geny, každý kóduje jeden enzym:<ref name=dictionary>{{citace monografie| titul = A Dictionary of Genetics, Seventh Edition | autor = ROBERT C. KING; WILLIAM D. STANSFIELD; PAMELA K. MULLIGAN | vydavatel = Oxford University Press| rok=2006}}</ref>
* lac Z – enzym [[beta-galaktosidáza]] (rozklad laktózy na dílčí [[monosacharid]]y, [[glukóza|glukózu]] a [[galaktóza|galaktózu]])
* lac Y – enzym [[beta-galaktosid permeáza]] (transport laktózy přes [[buněčná membrána|membránu]])
* lac A – enzym [[beta-galaktosid transacetyláza]] (přenos [[acetyl]]ové skupiny z [[acetylkoenzym A|acetylkoenzymu A]] na laktózu)

Všechny tyto geny jsou přepisovány jako jeden řetězec [[mRNA]]. Ten začíná [[promotor (genetika)|promotorem]] (jenž funguje jako signál pro [[RNA polymeráza|RNA polymerázu]]), následuje tzv. [[operátor (genetika)|operátor]] (24 [[nukleotid]]ů dlouhá sekvence, jenž se účastní regulace [[genová exprese|exprese]] tohoto operonu) a po tomto operátoru následují sekvence jednotlivých tří genů.<ref name=dictionary />

[[Soubor:Lac operon1.png|thumb|left|upright=3|Celý ''lac'' operon a navíc gen [[LacI]], jenž se účastní regulace]]
<br clear=all />

== Regulace ==
Enzym, který by rozkládal laktózu (tzv. enzym [[beta-galaktosidáza]], konkrétně [[laktáza]]), se hodí jen tehdy, když je v okolním prostředí dostatek laktózy a zároveň je nedostatek glukózy. V opačném případě je pro bakterie nevýhodné vyrábět tento enzym a za těchto okolností je díky komplexnímu regulačnímu mechanismu utlumena [[transkripce (DNA)|transkripce]] (exprese, vlastně výroba) ''lac'' operonu.<ref name=redei>{{citace monografie| titul = Encyclopedia of Genetics, Genomics, Proteomics, and Informatics| vydání=3rd Edition| příjmení= Rédei| jméno = George P.| vydavatel=Springer| rok=2008| isbn=978-1-4020-6753-2}}</ref> Oba efekty se doplňují a když zároveň je přítomna laktóza a chybí glukóza, je exprese nejsilnější.

Utlumení syntézy beta-galaktosidázy umožňuje tzv. [[lac represor]], který se váže na operátor<ref name=dictionary /> a znemožňuje tak transkripci lac operonu. Tento lac represor je produkt genu LacI. Za normálních okolností v podstatě inhibuje transkripci lac operonu a koncentrace beta-galaktosidázy a beta-galaktosid permeázy je velice nízká. Když se však v okolí objeví laktóza, i takto malé množství rozkladných enzymů stačí k tomu, aby se některé molekuly laktózy rozštěpily. Takto vzniklé produkty, glukóza a galaktóza, se spojí za vzniku [[allolaktóza|allolaktózy]] a způsobí deaktivaci lac represoru. Ten změní svou konformaci a uvolní se z DNA.

Existuje však ještě jeden způsob regulace lac operonu. Když je v prostředí málo glukózy, enzym [[adenylátcykláza]] na povrchu buňky to zaregistruje a začne produkovat [[cyklický adenosinmonofosfát|cAMP]]. Ten se naváže na tzv. [[katabolitem aktivovaný protein]] (CAP) a aktivuje ho. CAP změní svou konformaci a naváže se na DNA (a také na [[RNA polymeráza|RNA polymerázu]]), čímž zvyšuje transkripci lac operonu.<ref name=redei /> Když je tedy v prostředí hodně glukózy, transkripce lac operonu se sníží, protože to totiž také může znamenat, že je v buňce dostatečné množství rozkladným enzymů.

== Reference ==
<references />


{{Článek z Wikipedie}}
[[Kategorie:Transkripce]]
[[Kategorie:Geny]]
[[Kategorie:Metabolismus]]
[[Kategorie:Bakteriologie]]