Lac-operonet i E. coli: Klassisk model for genregulering

Overblik

lac-operonet i E. coli er en paradigme for prokaryotisk genregulering. Det styrer udtryk af gener til lactose-metabolisme (lacZ, lacY, lacA).

To kernefunktioner

1. Negativ regulering (Repression)

• Lac-repressor (kodet af lacI) binder operator (O) opstrøms for promotor.
• Blokerer RNA-polymerase → ingen transkription af strukturelle gener.
• Forekommer, når lactose er fraværende.

2. Inducibel udtryk (Derepression)

• Allolaktose (isomer af lactose) binder repressor → konformationel ændring → reduceret operator-affinitet.
• RNA-polymerase får adgang til promotor → transkription af lacZYA.
• Enzymer produceret: β-galaktosidase (lacZ), permease (lacY), transacetylase (lacA).

Yderligere lag: Katabolitrepression (CAP-cAMP)

• Glucose lav → cAMP højt → CAP-cAMP binder CAP-sted → forbedrer RNA-polymerase binding.
• Glucose høj → cAMP lavt → CAP inaktiv → lac-udtryk lavt selvom lactose tilstede.

Biologisk betydning

Energiøkonomi: E. coli udtrykker kun lactose-metabolisere enzymer, når lactose er tilgængelig OG glucose er slegne. Dette forhindrer ressourcemaðdig proteinsyntese.