El operón lac y la regulación de la expresión génica

En 1961 Jacob y Monod  propusieron un modelo para explicar la forma en que se regula la expresión génica: el OPERÓN LAC, en el que se describe el mecanismo de regulación del gen de la beta-galactosidasa en Escherichia coli. Este enzima le sirve a la bacteria para romper la molécula de lactosa y aprovechar su energía.

1 En el DNA de esta bacteria hay dos tipos de genes:

• Los GENES ESTRUCTURALES  que codifican las proteínas necesarias para degradar la lactosa
• Los GENES REGULADORES  que controlan la actividad de los genes estructurales

           Estos últimos son tres:
           - gen REGULADOR que codifica una proteína que actúa de REPRESOR que se
              une al operador impidiendo la transcripción de los genes estructurales.
           - gen PROMOTOR al que se une la RNA polimerasa para iniciar la transcripción.
           - gen OPERADOR gen al que se fija el represor.


El esquema de funcionamiento es el siguiente:

 

2  Si en el medio en que vive Escherichia coli no hay LACTOSA, el gen REGULADOR sintetiza una proteína: el REPRESOR que se une al gen OPERADOR inhibiendo la transcripción de los genes ESTRUCTURALES (no se fabrica beta-galactosidasa). La RNA polimerasa no puede actuar.

 

 

3  Pero Si en el medio hay LACTOSA, esta se une al REPRESOR bloqueándolo, por lo que el OPERADOR queda libre. La RNA polimerasa se une entonces al PROMOTOR y se transcriben los genes ESTRUCTURALES (se fabrica beta-galactosidasa).

 

 

De esta forma se consigue fabricar proteínas solamente cuando es necesario.