Теория оперона Жакоба и Моро: у прокариот – гены одной цепи обмена находятся вместе- рядом и образуют комплекс оперон.

ОПЕРОН - участок генетич. материала, транскрипция которого осуществляется на одну молекулу информационной РНК (иРНК) под контролем белка-репрессора.

Каждый О. содержит регуляторные элементы: промотор (участок начала транскриппии) и оператор (с к-рым происходит связывание репрессора), расположенные в начале О., и терминатор (сигнал к прекращению транскрипции) — в конце О.

Промотор представляет собой короткую последовательность неск. десятков нуклеотидов ДНК, с к-рой специфически связывается фермент РНК-полимераза, осуществляющая транскрипцию ДНК. В случае т. н. позитивной (положительной) регуляции для эффективной инициации (начала) транскрипции необходимо присоединение к промотору белка позитивного контроля (активатора). При негативной (отрицательной) регуляции в результате связывания оператора с репрессором РНК-полимераза не может двигаться вдоль О. и транскрипция структурных генов не происходит.

Если оператор не занят репрессором, то РНК-полимераза транскрибирует все структурные гены О. Репрессор, контролирующий транскрипцию О., кодируется геном-регулятором, к-рый не обязательно сцеплен с О. (один репрессор может контролировать транскрипцию неск. О.). Кроме участка узнавания оператора молекула репрессора имеет участок узнавания эффектора, к-рый либо активирует его (в тех случаях, когда репрессор синтезируется в неактивной форме), либо инактивирует (если репрессор синтезируется в активной форме).

Состав ОПЕРОНА:

- ген-регулятор: синтез регуляторного белка;

- промотор: связь РНК-полимеразой;

- оператор: связь с регуляторным белком;

- структурные гены: информация о структуре белков;

- терминатор: окончание транскрипции.

Репрессор – подавляет активность генов. Регуляция по типу репрессии – происходит блокировка активности генов при избытки синтезированного продукта.

Индуктор – лактоза – побуждает гены к активности. Регуляция по типу индукции.

Сенсорные гены – воспринимают сигналы, но сами ничего не делают, а передают информацию гену интегратору.

Ген-интегратор – «директор» он запускает активность одного гена и выключает другой ген.

2.Лактозный оперон состоит из трех структурных генов, промотора, оператора и терминатора. Принимается, что в состав оперона входит также ген-регулятор, который кодирует белок-репрессор.

Лактозный оперон (lac оперон) — полицистронный оперон бактерий, кодирующий гены метаболизма лактозы.

Регуляция экспрессии генов метаболизма лактозы у кишечной палочки(Escherichia coli) была впервые описана в 1961 году учеными Ф. Жакобом и Ж. Моно (получившими в 1965 году Нобелевскую премию совместно с А. Львовым). Бактеральная клетка синтезирует ферменты, принимающие участие в метаболизме лактозы, лишь в том случае, когда лактоза присутствует в окружающей среде и клетка испытывает недостаток глюкозы.

При снижении концентрации лактозы новые порции белка-репрессора взаимодействуют с операторными последовательностями и препятствуют транскрипции. Данный механизм регуляции активности лактозного оперона называют позитивной индукцией. Веществом-индуктором служит лактоза; при её связывании с белком-репрессором происходит его диссоциация от операторного участка.

Если в клетке концентрация глюкозы достаточная для поддержания метаболизма, активация лактозного оперона не происходит.

Регуляторный ген lad, расположенный на некотором расстоянии от регуляторной части оперона, имеет свой промотор и терминатор. Белок, транслируемый с мРНК этого гена, называется репрессором, поскольку он, присоединяясь к оператору, преграждает путь РНК-полимеразе к структурным генам, препятствуя транскрипции.

3.Структурные гены, содержащие информацию о последовательности аминокислот в полипептидных цепях белков.

4.Белок-репрессор: регуляторный белок, связывающийся в ДНК с последовательностью оператора и блокирующий транскрипцию прилежащих генов. Репрессор подавляет активность генов.

Особенностью прокариот является транскрибирование и-РНК со всех структурных генов оперона в виде одного полицистронного транскрипта, с которого в дальнейшем синтезируются отдельные пептиды.

5.При избыточном количестве конечного продукта (коррепрессора) оперон блокирован.