Nejlépe jsou regulační procesy poznány u baktérií (E. coli). U prokaryot se nejčastěji regulace exprese realizuje na úrovni transkripce. Proteiny podílející se na regulaci transkripce nazýváme regulační proteiny. Většinou se váží na regulační oblasti např. promotor. Nízkomolekulární látky, které se vážou na regulační proteiny a mění jeho konformaci a tím i afinitu k příslušné regulační oblasti v DNA se nazývají molekulární efektory. Regulační proteiny + molekulární efektory = regulátory transkripce, které mohou být pozitivní – navozují transkripci, translaci či jiný řízený proces, nebo negativní, tj. zastavují tyto procesy. |
 |
Hlavním modelem regulace na úrovni transkripce je operonový model navržený v šedesátých letech minulého století Jacobem a Monodem. Souhrn regulačních oblastí a vlastního strukturního genu označujeme jako operon. Jedná se o transkripční jednotku složenou z promotoru, operátoru, strukturního genu a terminátoru.
Regulace operonu může být:
Pozitivní regulace operonu
Regulace se děje vazbou regulačního proteinu přímo na operátor, nebo jeho interakcí s metabolickými katabolickými produkty. Výsledkem je aktivace operátoru a stimulace transkripce. Při nedostatku regulačního proteinu nebo katabolické bílkoviny dochází k zastavení transkripce.
Represor svojí vazbou na operátor neumožňuje vazbu RNA polymerázy na promotor a tím i přepis genu do sekvence mRNA. Po vazbě induktoru na represor za přítomnosti katabolického aktivačního proteinu (CAP) a cAMP (cyklický adenosinmonofosfátu) dochází k vazbě RNA polymerázy na promotor a je umožněn přepis genetické informace do mRNA. cAMP má funkci pozitivního molekulárního efektoru a CAP je aktivátor transkripce.
Negativní regulace operonu
Vazba represoru na operátor zabraňuje syntéze mRNA a tím proteinu. Po vazbě induktoru na represor dochází k inaktivaci represoru a tím k aktivaci transkripce.
Další možností je, že zde může vystupovat jako regulátor tzv. korepresor, který svojí vazbou na represor umožňuje jeho navázaní na operátor a zabránit tak transkripci. Při poklesu hladiny korepresoru v buňce dochází k uvolnění vazby mezi represorem a operátorem, což má za následek umožnění transkripce strukturního genu.
