L'operone lac in E. coli: modello classico regolazione genica

Panoramica

L'operone lac in E. coli è un paradigma per la regolazione genica procariotica. Controlla l'espressione dei geni per il metabolismo del lattosio (lacZ, lacY, lacA).

Due funzioni fondamentali

1. Regolazione negativa (repressione)

• Ripressore lac (codificato da lacI) si lega all'operatore (O) a monte del promotore.
• Blocca RNA polimerasi → nessuna trascrizione geni strutturali.
• Avviene quando lattosio è assente.

2. Espressione induttibile (derepressione)

• Allolattosio (isomero lattosio) lega ripressore → cambiamento conformazionale → ridotta affinità operatore.
• RNA polimerasi accede promotore → trascrizione lacZYA.
• Enzimi prodotti: β-galattosidasi (lacZ), permeasi (lacY), transacetilasi (lacA).

Strato aggiuntivo: reprimizione catabolita (CAP-cAMP)

• Glucosio basso → cAMP alto → CAP-cAMP lega sito CAP → potenzia legame RNA polimerasi.
• Glucosio alto → cAMP basso → CAP inattivo → espressione lac bassa anche se lattosio presente.

Significato biologico

Efficienza energetica: E. coli esprime enzimi per metabolismo lattosio solo quando lattosio disponibile E glucosio scarso. Evita sintesi proteica inutile.