Lac operon的調控方式 (重點整理 + 表格 + 應用)

分別在有lactose、無lactose、glucose濃度高、glucose濃度低的情況下，operon是否會進行轉錄？其中，inducer及activater扮演的角色是什麼？當operator或repressor序列有缺陷時，將如何影響operon的轉錄？本篇文章將介紹Lac operon的調控方式及應用，並利用列項說明及表格方式呈現。

內容目錄

名詞介紹

Operon：由一群可以一起被同一組promoter/operator控制的基因所組成。
Lac operon：由同一組promoter/operator來控制代謝乳酸(lactose)的基因。
lactose(乳糖)為雙醣，由galactose(半乳糖)和glucose(葡萄糖)形成β-glycosidic bond相連。
lacZ (β-galactosidase)：將lactose分解成galactose和glucose。
lacY (galactoside permease)：將lactose transport到細胞內。
lacA (thiogalactoside transacetylase)。
lacI (lac repressor)。

Lac operon運作方式

先說明大方向，若要Lac operon轉錄，「有lactose」是必要條件，一定需要有lactose，Lac operon才會轉錄，lacZ、lacY、lacA才會表現。而「glucose的濃度高或低」，是附加條件，若glucose的濃度低，則促進轉錄。

在細部說明lactose的有無，及glucose的濃度高或低對Lac operon運作的影響前，需要先理解Inducer及activator的功能。

Inducer

allolactose(異乳糖)

allolactose 為β-1,6 linkage，是和lactose(β-1,4 linkage)相似的雙醣。

lactose可靠β-galactosidase作用形成allolactose。而在沒有permease及β-galactosidase的情形下，因為lac operon會leaking(漏一些些)，所以能把小量的lactose切成allolactose(異乳糖)。

IPTG

IPTG(Isopropylthiogalactoside、Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside)為人工合成，是allolactose的analog(結構類似物)，會結合repressor。

因IPTG不被分解，所以又稱為持續型inducer。

activator

cAMP-CAP complex

lac operon上有CAP site，其為cAMP-CAP complex的結合處。當cAMP-CAP complex結合於CAP site，會促進lac gene轉錄。

接著，是在不同情況下，對於Lac operon運作所產生的影響。