Lac-Operon
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Das Lactose-Operon, kurz lac-Operon, ist ein Operon, das beim Abbau von Lactose in Bakterien wie z.B. E. coli eine wichtige Rolle spielt. Das Operon enthält (neben Promotor und Operator) drei Strukturgene, die für bestimmte Proteine codieren. Deren Transkription wird durch den Operator in Abhängigkeit der Lactose-Konzentration reguliert.
- Das lacY Gen codiert für das Transportprotein Lactose-Permease, welches die Lactose in die Zelle transportiert.
- Das lacZ Gen codiert für das Enzym β-Galactosidase, welche Lactose in Galactose und Glucose spaltet.
- Das lacA Gen codiert für das Enzym β-Galactosid-Transacetylase, deren Funktion bei der Lactosespaltung bisher noch unklar ist.
Die drei Strukturgene lacY, lacZ und lacA können diese drei Proteine nur dann synthetisieren, wenn der Operator nicht durch ein Repressorprotein blockiert wird, welches von einem Regulatorgen codiert wird.
Das Gen lacI codiert für den Lac-Repressor. Es ist ein Tetramer, welches aus zwei Dimeren (je 360 Aminosäuren) zusammen gesetzt ist. Die aminoterminale Domäne des Lac-Repressors besteht aus drei α-Helices und ist für die Bindung an die Operator-Sequenz verantwortlich. Die zentrale Domäne stellt die Bindedomäne für einen Induktor dar. Als Induktor können z.B. Lactose, Allolactose oder IPTG dienen. Die carboxyterminale Domäne des Lac-Repressors ist für die Ausbildung des Tetramers verantwortlich.
Erst wenn Lactose in die Zelle gelangt, verändert sich die Form des Repressorproteins derat, dass es nicht mehr an den Operator binden kann. Dadurch wird es der RNA-Polymerase möglich, die drei lac-Gene zu transkribieren.
Bei gleichzeitiger Anwesenheit von z.B. Glucose neben Lactose verzichten Organismen im Allgemeinen zugunsten des günstigeren Energieträgers auf den Abbau der Lactose.
