Lac operon
Laktozni operon (lac operon) je operon potreban za transport i metabolizam laktoze u E. coli i mnogim drugim crijevnim bakterijama. Iako je glukoza preferirani izvor ugljika za većinu bakterija, lac operon omogućava efikasnu probavu laktoze kada glukoza nije dostupna putem aktivnosti beta-galaktozidaze. Genska regulacija lac operona bio je prvi genetički regulatorni mehanizam koji je jasno shvaćen, tako da je postao najistaknutiji primjer prokariotske regulacije gena. Iz tog razloga se često raspravlja u uvodnim časovima molekulske i ćelijske biologije. Ovaj sistem metabolizma laktoze koristili su François Jacob i Jacques Monod da odrede kako biološka ćelija zna koji enzim da sintetizira. Njihov rad na lac operonu donio im je Nobelovu nagradu za fiziologiju 1965. godine. Bakterijski operoni su policistronski transkripti koji su u stanju da proizvedu više proteina iz jednog iRNK transkripta. U ovom slučaju, kada je laktoza potrebna kao izvor šećera za bakteriju, tri gena lac operona mogu biti eksprimirana i njihovi kasniji proteini prevedeni: lacZ, lacY i lacA. Genski proizvod lacZ je β-galaktozidaza koja cijepa disaharid laktozu, na glukozu i galaktozu. lacY kodira beta-galaktozidnu permeazu, membranski protein koji se ugrađuje u citoplazmatsku membranu, kako bi omogućio ćelijski transport laktoze u ćeliju. Konačno, lacA kodira galaktozid- acetiltransferazu. Bilo bi rasipno proizvoditi enzime kada laktoza nije dostupna ili kada bi bio dostupan poželjan izvor energije kao što je glukoza. "lac" operon koristi dvodijelni kontrolni mehanizam kako bi osigurao da ćelija troši energiju na proizvodnju enzima koje kodira lac operon samo kada je to potrebno. U nedostatku laktoze, lac represor, lacI, zaustavlja proizvodnju enzima kodiranih lac operonom. Lac represor je uvijek eksprimiran, osim ako se koinduktor ne veže za njega. Drugim riječima, transkribuje se samo u prisustvu malih koinduktorskih molekula. U prisustvu glukoze, proteina aktivatora katabolita (CAP), potreban za proizvodnju enzima, ostaje neaktivan, a EIIAGlc isključuje permeazu laktoze, kako bi se spriječio transport laktoze u ćeliju. Ovaj dvostruki mehanizam kontrole uzrokuje sekvencno korištenje glukoze i laktoze u dvije različite faze rasta, poznate kao diauxie.