О > ОП ОперонОПЕРОНОПЕРОН (от лат. opero - работать, действовать), участок бактериальной хромосомы, состоящий из группы функционально связанных структурных генов и регуляторных элементов - промотора, оператора и терминатора. Входящие в состав О. гены контролируют один определённый вид метаболич. активности. Напр., в триптофановом О. сосредоточены гены, кодирующие ферменты, необходимые для синтеза триптофана, а в лактозном О. - гены, детерминирующие распад лактозы. Промотор (место начала, или инициации, транскрипции) и оператор (участок связывания регуляторных белков) расположены в начале О., а терминатор (сигнал к прекращению транскрипции) - в его конце. Т. о., в О. либо все гены активны, либо все они не работают. Концепция О. выдвинута в 1961 Ф. Жакобом и Ж. Моно на основании генетич. экспериментов по синтезу индуцируемых ферментов у мутантов кишечной палочки (Esherichia coli). Они показали, что в присутствии лактозы в клетках кишечной палочки индуцируется синтез участвующих в её утилизации трёх ферментов, которые кодируются тремя сцепленными генами. На основе анализа мутантов, не способных адекватно отвечать на содержание лактозы в среде, они пришли к выводу, что существует особая молекула - репрессор, которая связывается со специфич. участком ДНК (оператором), препятствуя тем самым РНК-полимеразе начать транскрипцию структурных генов. Лактоза же действует как индуктор, который после взаимодействия с репрессором изменяет его конформацию, после чего он теряет способность к контакту с оператором, создавая тем самым условия для инициации транскрипции. Такую группу генов, активность которых контролирует один оператор и которые при транскрипции образуют одну молекулу матричной РНК (мРНК), Ф. Жакоб и Ж. Моно назвали единицей генной экспрессии или опероном. Впоследствии в лактозном О. были идентифицированы промоторный и терминаторный участки, определено местоположение регуляторного гена, кодирующего белок-репрессор. В результате была предложена классич. схема регуляции действия гена на уровне транскрипции. Позднее были описаны и др. О. В их состав может входить один, два и более генов, кодирующих ферменты, которые осуществляют последовательные этапы биосинтеза (анаболитные О.) или распада (катаболитные О.) к.-л. соединения. Напр., биосинтез гистидина контролируют девять тесно сцепленных генов, при транскрипции которых образуется гигантская молекула мРНК длиной ок. 10 тыс. нуклеотидов. Хотя, как правило, в О. все структурные гены сгруппированы в кластеры (сцеплены), но иногда, напр. в составе арабинозного О., под контролем одного оператора наряду с сцепленными генами находятся гены, расположенные отдельно. Такую систему генов, разобщённых, но объединённых общим контролем, иногда называют регулоном. Белок-репрессор кодирует регуляторный ген, который может быть и не сцеплен с О. Кроме того, один регулон может контролировать транскрипцию нескольких оперонов. Регуляция активности генов в О. может находиться под негативным или позитивным контролем. Примером негативного контроля может служить блокирование транскрипции в результате связывания оператора с репрессором. Кроме того, в некоторых О. имеет место ингибирование конечным продуктом, который выступает в роли корепрессора. При позитивном контроле для эффективной инициации транскрипции необходимо присоединение к оператору белка позитивного контроля - апоиндуктора (активатора). В позитивном контроле катаболитных О. (напр., лактозном) участвует т. н. белковый активатор катаболизма (БАК-белок), который после взаимодействия с промоторными участками стимулирует начало транскрипции оперонов. Концепция О. оказалась весьма плодотворной для развития молекулярной генетики. Стало ясно, что активность гена в клетке упорядочена и зависит от внешних условий и от деятельности др. генов. Изучение структуры разл. О. послужило основой для построения общей теории генетич. регуляции белкового синтеза, в осн. чертах справедливой также для эукариот, хотя у последних классич. О., включающие неск. структурных генов, отсутствуют.Литература Лит.: Жакоб Ф., Моно Ж. Регуляция активности генов // Регуляторные механизмы клетки. М., 1964; Thу operon. N. Y., 1980; Raibaud O., Schwartz M. Positive control of transcription initiation in bacteria // Annual Review of Genetics. 1984. Vol. 18. № 1; Lichenstein H. S., Hamilton E. P., Lee N. Repression and catabolite gene activation in the araBAD operon // Journal of Bacteriology. 1987. Vol. 169. № 2. |
 |