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Lexikon der Biochemie: Operon

Operon, eine Gruppe eng benachbarter Gene, die eine funktionelle Einheit bilden. Ein O. setzt sich aus Strukturgenen, Operator und Promotor zusammen (Abb.).

Die Strukturgene (S1 bis S4 in der Abb.) sind linear angeordnet und codieren die Primärstruktur der Enzymproteine einer Stoffwechselkette, z.B. für die Biosynthese einer Aminosäure. Das primäre Transcriptionsprodukt dieser Gengruppe ist eine polycistronische mRNA. Dadurch wird die Aktivität der betreffenden Gene immer gemeinsam reguliert.

Der Promotor P ist der Startpunkt der RNA-Synthese des betreffenden Operons, ein DNA-Abschnitt, der von der RNA-Polymerase mit Hilfe des Sigma-Faktors "erkannt" wird. Unter anderem die unterschiedliche Struktur der Promotoren bestimmt offenbar die Affinität zwischen Promotor und RNA-Polymerase, wodurch die unterschiedliche Transcriptionsfrequenz einzelner Gene oder Gengruppen des Operons reguliert werden kann. Wenn die RNA-Polymerase an den Promotor gebunden hat, muss sie die Operatorregion O passieren, um die Strukturgene zu erreichen. Diese Region ist für das An- und Abschalten der Funktion der Strukturgene, also der Synthese von mRNA verantwortlich. Ihre Funktion hängt von einem Repressorprotein ab, dem Produkt eines Regulatorgens R, das nicht zum Operon gehört, sondern in einer anderen Region des Chromosoms lokalisiert sein kann. Wird ein spezifisches Repressorprotein an den Operator gebunden, dann ist die RNA-Synthese des Operons blockiert, d.h. die RNA-Polymerase kann nicht zu den Strukturgenen vordringen. Ist der Operator dagegen unbesetzt, weil der Repressor entweder durch einen Effektor inaktiviert oder aber nicht durch einen Corepressor aktiviert wurde, dann ist der Start der RNA-Synthese am benachbarten Promotor und damit die Transcription der Strukturgene des Operons möglich (Enzyminduktion, Enzymrepression).

Das Operonmodell, das von Jacob und Monod entwickelt worden ist, konnte bisher nur in prokaryontischen Systemen nachgewiesen werden.



Operon. Schematische Darstellung eines Operons.

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