ОПЕРОН

ОПЕРОН, группа функционально связанных между собой генов, детерминирующих синтез белков-ферментов, относящихся к последовательным этапам к.-л. биохимич. процесса. Концепция О. как часть теории генетич. организации и регуляции выдвинута в 1961 франц. учёными ф. Жакобом и Ж. Моно на основе экспериментальных работ по синтезу индуцируемых ферментов у мутантов кишечной палочки. Регуляторная функция О. осуществляется на стадии транскрипции, т. е. при образовании информационной, или матричной, рибонуклеиновой кислоты (м-РНК) на соответствующем участке дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

В начале О. обычно локализован промотор - инициирующий транскрипцию участок ДНК, с к-рым специфически связывается фермент РНК-полимераза, осуществляющая транскрипцию О. (см. рис.). За промотором расположен оператор - участок ДНК, с к-рым взаимодействует регуляторный белок - р е п р е с с о р. Остальную часть О. составляют структурные гены, содержащие информацию о последовательности аминокислот в полипептидных цепях белков (см. Генетический код). Репрессоры синтезируются под контролем генов-регуляторов, необязательно входящих в данный О. Взаимодействуя с оператором, репрессор влияет на скорость транскрипции структурных генов. Репрессор, с одной стороны, способен "узнавать" последовательность оснований ДНК оператора, с другой - взаимодействовать с низкомолекулярными веществами - эффекторами, являющимися чаще всего субстратами или продуктами действия ферментов, определяемых данным О. Эффекторы резко меняют сродство репрессора к оператору; нек-рые его снижают, другие повышают. Когда репрессор связан с оператором, он препятствует движению РНК-полимеразы вдоль О., и синтез м-РНК тормозится, "выключается". Отделение репрессора от оператора приводит к "включению" О. Т. о., оператор определяет активность О. в целом. Описанная регуляция наз. негативной, или отрицательной. Существует и позитивная, или положительная, регуляция, осуществляемая белком-активатором, к-рый, присоединяясь к начальной части О. (перед промотором), активирует транскрипцию О. Конец О.- последовательность нуклеотидов, с к-рыми связан специфич. белок - т. н. терминатор, прерывающий синтез РНК. Полагают, что в клетках высших организмов сохраняются осн. черты описанных механизмов регуляции.

Схема регуляции биосинтеза белков-ферментов в соответствии с концепцией оперона. Эффекторы могут снижать или увеличивать сродство репрессора к оператору, влияя тем самым на скорость синтеза м-РНК и белка. П - промотор; Т - терминатор.

Концепция О. оказалась весьма плодотворной для развития молекулярной генетики и в дальнейшем была подтверждена мн. исследователями с использованием как генетич., так и биохимич. подходов. Из представлений об О. следует, что активность гена в клетке упорядочена и зависит как от внеш. условий, так и от деятельности др. генов; они также позволяют понять, каким образом генетич. аппарат клетки адекватно реагирует на изменение внеш. условий.

Лит.: Ж а к о б Ф., Моно Ж., Регуляция активности генов, в сб.: Регуляторные механизмы клетки, пер. с англ., М., 1964; X а р т м а н Ф., Саскайнд 3., Действие гена, пер. с англ., М., 1966; Г е о р г и е в Г. П., Регуляция синтеза РНК в клетках животных, "Успехи современной биологии", 1970, т. 69, в. 3; X е с и н Р. Б., Состояние вопроса о механизмах регуляции синтеза РНК у низших и высших организмов, там же, 1972, т. 74, в. 2 (5); Н а г t m a n Ph. E., Suskind S. R., Gene action, 2 ed., Englewood Cliffs (N. J.), 1969. Ю.С.Демин.

ОПЕРО́Н, а, ч., біол.

Один або кілька зчеплених структурних генів, що визначають синтез функціонально зв'язаних сегментів.

Оперон може містити до десяти структурних генів (з наук. літ.).

△ (1) Лакто́зний оперо́н – поліцистронний оперон бактерій, що кодує гени метаболізму лактози.

Регуляцію можливості розщеплення лактози виконує лактозний оперон, що складається з промотору, оператора та термінатора, а також – з гена, який кодує білок-репресор для промотору (з наук. літ.);

Вперше схема регуляції біосинтезу білків у прокаріотів була запропонована французькими вченими Ф. Жакоб і Ж. Моно в 1961 р. Її було розроблено на прикладі лактозного оперону кишкової палички (з наук.-попул. літ.).