Відкрити головне меню

Оперон — функціональна одиниця організації генетичного матеріалу прокаріотів (бактерій та архей), в якій цистрони (гени, одиниці транскрипції), що кодують спільно або послідовно працюючі білки, об'єднуються під одним (або кількома) промоторами. Така функціональна організація дозволяє ефективніше регулювати експресію цих генів.

Концепція оперону була запропонована в 1961 році французькими вченими Франсуа Жакобом і Жаком Моно, за що вони отримали Нобелівску премію в 1965 році.

Оперони за кількістю цистронов класифікують на моно-, оліго- і поліцистронні, що містять, відповідно, тільки один, кілька або багато цистронів (генів).

Характерним прикладом оперонної організації геному прокаріотів є лактозний оперон (lac-оперон).

Оперон починається і закінчується регуляторними областями — промотором на початку і терминатором у кінці, окрім цього, кожен окремий цистрон може мати в своїй структурі власний промотор і/або термінатор.


До складу оперона прокаріотів входять структурні гени і регуляторні елементи (не плутати з геном-регулятором). Структурні гени кодують білки, що здійснюють послідовно етапи біосинтезу певної речовини. Цих генів може бути один, два або кілька. Вони тісно зчеплені один з одним і, що найголовніше, в ході транскрипції працюють як один єдиний ген: на них синтезується одна спільна молекула іРНК, яка лише потім розщеплюється на кілька іРНК, відповідних окремим генам. Регуляторними елементами є наступні:

- Промотор - ділянку зв'язування ферменту, що здійснює транскрипцію ДНК - РНК-полімерази. Є місцем початку транскрипції. Являє собою коротку послідовність з декількох десятків нуклеотидів ДНК, з якою специфічно зв'язується РНК-полімераза. Крім того, промотор визначає, яка з двох ланцюгів ДНК буде служити матрицею для синтезу іРНК;

- Оператор - ділянку зв'язування регуляторного білка;

- Термінатор - ділянка в кінці оперона, що сигналізує про припинення транскрипції.

На роботу оператора даного оперона впливає самостійний ген-регулятор, що синтезує відповідний регуляторний білок. Цей ген не обов'язково розташовується поруч з опероном. Крім того, один регулятор може регулювати транскрипцію декількох оперонов. Ген-регулятор також має власний промотор і термінатор. Регуляторні білки бувають двох типів: білок-репрессор або білок-активатор. Вони приєднуються до специфічних нуклеотидних послідовностей ДНК оператора, що або перешкоджає транскрипції генів (негативна, негативна регуляція), або сприяє їй (позитивна, позитивна регуляція); механізми їх роботи протилежні. Крім того, на роботу білків-репрессоров можуть впливати речовини - ефектори: з'єднуючись з репрессором, вони впливають на його взаємодію з оператором.

У еукаріотів транскрипція здійснюється з ділянок, подібних оперона прокаріотів і також складаються з регуляторних і структурних генів, однак у оперонов еукаріот є ряд особливостей.

1. До складу оперона еукаріот входить лише один структурний ген (а не кілька - як у прокаріотів).

2. Оперон еукаріот майже завжди містить тільки структурний ген, а інші гени розкидані по хромосомі або навіть за різними хромосомами.

3. Оперон еукаріотів складається з чергуються один з одним значущих (екзонів) і незначущих (інтронів) ділянок. При транскрипції вчитуються як екзонів, так і інтрони, а потім у ході процесингу відбувається вирізання інтронів (сплайсинг). У еукаріотів механізми регуляції активності окремих генів і геному в цілому досить складні, і розгляд цих питань виходить далеко за рамки шкільного курсу біології.