b'\n_START_ARTICLE_\nOperon lac\n_START_PARAGRAPH_\nOperon lac (laktozni operon) je operon, potreben za prenos in presnovo laktoze v bakteriji Escherichia coli in mnogih drugih enteri\xc4\x8dnih bakterijah. \xc4\x8ceprav je glukoza najprimernej\xc5\xa1i vir ogljika za ve\xc4\x8dino bakterij, operon lac omogo\xc4\x8da u\xc4\x8dinkovito presnovo alternativnega vira energije, tj. laktoze, ko glukoze ni na voljo. Regulacija izra\xc5\xbeanja operona lac je bil prvi genski regulatorni mehanizem, ki je bil povsem pojasnjen in je tako postal najpomembnej\xc5\xa1i primer prokariontske regulacije genov._NEWLINE_Bakterijski operoni so funkcionalna podro\xc4\x8dja DNA, ki vklju\xc4\x8dujejo ve\xc4\x8d strukturnih genov pod nadzorom istega promotorja. Genski transkript je tako policistronski \xe2\x80\x93 ista mRNA nosi zapis za ve\xc4\x8d beljakovin hkrati. Operon lac nosi tri strukturne gene: lacZ, lacY in lacA. LacZ kodira \xce\xb2-galaktozidazo, ki cepi laktozo, disaharid, v glukozo in galaktozo. LacY kodira laktoza-permeazo, beljakovino, ki se vgradi v celi\xc4\x8dno membrano, da omogo\xc4\x8da prenos laktoze v celico. LacA kodira galaktozid-O-acetiltransferazo._NEWLINE_Za bakterijo bi bilo potratno, da bi proizvajala encime za izkori\xc5\xa1\xc4\x8danje laktoze, ko ta ni na voljo, ali \xc4\x8de bi bil na voljo primarni vir energije, kot je glukoza. Operon lac uporablja mehanizem dvojnega nadzora za uravnavanje, da zagotovi, da celica potro\xc5\xa1i energijo za proizvodnjo encimov, ki jih kodira operon, le kadar je to potrebno. V odsotnosti laktoze lac-represor ustavi izra\xc5\xbeanje encimov, kodiranih v operonu lac. V prisotnosti glukoze transkripcijski faktor CAP (catabolite activator protein), ki je potreben za proizvodnjo encimov, ostane nedejaven in EIIA\xe1\xb4\xb3\xcb\xa1\xe1\xb6\x9c\xc2\xa0 popolnoma zavre laktoza-permeazo, da prepre\xc4\x8di prenos laktoze v celico. Ta mehanizem dvojnega nadzora povzro\xc4\x8da zaporedno uporabo laktoze in glukoze v dveh lo\xc4\x8denih fazah rasti, tako imenovani diauxie.\n_START_SECTION_\nRegulacija\n_START_PARAGRAPH_\nSpecifi\xc4\x8dna kontrola genov lac je odvisna od razpolo\xc5\xbeljivosti substrata laktoze. Bakterije proteinov ne proizvajajo, \xc4\x8de laktoza ni na voljo kot vir ogljika. Geni lac se povezujejo v operon, kar pomeni, da so enako usmerjeni in mejijo drug na drugega ter se hkrati prepisujejo v eno samo policistronsko molekulo mRNA. Transkripcija vseh genov se za\xc4\x8dne z vezavo encima RNA-polimeraza (RNAP), ki se ve\xc5\xbee na specifi\xc4\x8dno mesto na DNA, t. i. promotor. Vezava RNAP na ta promotor poteka ob pomo\xc4\x8di transkripcijskega dejavnika CAP, ki je aktiven le v prisotnosti cAMP. Gen lacI (regulatorni gen) kodira represorski protein, ki blokira vezavo RNAP na promotor operona. Represor ni aktiven, \xc4\x8de je nanj vezan metabolit laktoze alolaktoza, ki torej deluje kot induktor._NEWLINE_Operon lac je inducibilni operon, kar pomeni, da konstitutivno izra\xc5\xbeen regulatorni dejavnik (lac-represor) prepre\xc4\x8duje izra\xc5\xbeanje strukturnih genov operona, razen \xc4\x8de je prisoten induktor (laktoza). \xc4\x8ce laktoze ni v goji\xc5\xa1\xc4\x8du, se represor zelo tesno ve\xc5\xbee na kratko DNA-zaporedje ob promotorju (blizu za\xc4\x8detka lacZ), imenovan lac-operator. Represor, ki se ve\xc5\xbee na operator, ovira vezavo RNAP na promotor in tako poteka zgolj \xc5\xa1ibko prepisovanje strukturnih genov operona. Ko celice rastejo ob prisotnosti laktoze, se laktozni metabolit, imenovan alolaktoza, ve\xc5\xbee na represor in ga alosteri\xc4\x8dno inaktivira. V tej obliki se represor ne more vezati na operator, kar omogo\xc4\x8da RNAP interakcijo s promotorjem in posledi\xc4\x8dno prepis genov lac ter nastajanje kodiranih proteinov._NEWLINE_Drugi kontrolni mehanizem temelji na zaznavanju glukoze in znatno pove\xc4\x8da produkcijo proteinov operona lac ob pomanjkanju glukoze. Cikli\xc4\x8dni adenozin monofosfat (cAMP) je signalna molekula, katere koncentracija v celici je obratno sorazmerna s koncentracijo glukoze. Ve\xc5\xbee se na CAP in ga tako aktivira. CAP je transkripcijski dejavnik, ki pomaga RNAP pri vezavi na DNK. Ob pomanjkanju glukoze je koncentracija cAMP visoka in vezava CAP-cAMP na DNK znatno pove\xc4\x8da produkcijo \xce\xb2-galaktozidaze, kar omogo\xc4\x8da celici, da hidrolizira laktozo.\n_START_SECTION_\nUporaba v molekularni biologiji\n_START_PARAGRAPH_\nGen lac in njegove derivate uporabljamo kot reporterske gene v selekcijskih tehnikah, ki temeljijo na uporabi bakterij, kot je dvohibridna analiza, v kateri prou\xc4\x8dujemo uspe\xc5\xa1nost vezave transkripcijskega aktivatorja na dolo\xc4\x8deno promotorsko zaporedje. Na agarnih LB-goji\xc5\xa1\xc4\x8dih, ki vsebujejo kromogeni substrat \xce\xb2-galaktozidaze X-gal, se barva bakterijskih kolonij spremeni iz bele v modro, kar opazimo \xc5\xbee pri 20-100 \xce\xb2-galaktozidaznih enotah.'