KONSEP DASAR OPERON

E. Coli menyintesis asam amino triptofan dari molekul prekursor dalam jalur multi langkah. Setiap reaksi dalam jalur itu di katalisis oleh enzim spesifik, dan kelima gen yang mengodekan sub unit enzim enzim ini tergugus bersama pada kromosom bakteri.
Kelima gen, yang bersama sama menyusun satu satuan transkripsi, memiliki promoter yang sama. Dengan demikian transkripsi menghasilkan satu molekul mRNA yang panjangyang mengodekan kelima polipeptida yang menyusun enzim enzim dalam jalur triptofan. Sel dapat mentranslasikan satu mRNA ini menjadi lima polipeptida yang terpisah karena mRNA diselang selingi oleh kodon mulai dan kodon stop yang menandai di mana sekuens pengode untuk setiap polipeptida diawali dan diakhiri. Keuntungan utama penggugusan gen dari fungsi yan terkait menjadi satu unit transkripsi adalah bahwa satu ‘saklar’ nyala – mati dapat mengontrol keseluruhan gugus dari gen gen yang fungsinya terkait. Dengan kata lain gen gen ini berada di bawah kontrol terkoordinasi.Ketika sebuah sel E. Coli harus membuat triptofan untuk dirinya sendiri karena medium nutrien tidak mengandung asam amino ini, semua enzim untuk jalur metabolik tersebut di sintesis secara bersamaan. Saklar tersebut merupakan sebuah segmen DNA yang di sebut operator. Lokasi dan namanya sesuai dengan fungsinya, terletak dalam promoter atau pada beberapa kasus di antara promoter dan gen gen pengode enzim, operator mengontrol akses RNA polimerase ke gen gen pengode. Secara bersama sama operator, promoter, dan gen gen yang di kontrol – keseluruhan rentang DNA yang di butuhkan untuk produksi enzim jalur triptofan – menyusun sebuah operon. OPERON trp  (trp singkatan dari triptofan) adalah salah satu dari sekian banyak operon yang terdapat di dalam genom E. Coli. Apabila operator merupakan saklar untuk mengontrol transkripsi, bagaimana cara kerja saklar ini? Operon trp sendiri otomatis menyala. Dengan kata lain, RNA polimerase dapat berikatan ke promoter dan mentranskripsikan gen gen operon ini. Operon dapat di matikan oleh protein yang disebut represor trp. Represor tersebut berikatan ke operator dan memblok pelekatan RNA poimerase ke promoter, sehingga mencegah transkripsi gen. Protein represor spesifik untuk operator dari operon tertentu. Misalnya, repreor yang mematikan operon trp melalui pengikatan ke operon trp tidak berpengaruh terhadap operon operon lain dalam genom E. Coli.

Represor trp adalah produk gen peregulasi yang di sebut trpR, yang terletak agak jauh dari operon yang dikontrolnya dan memiliki promoter sendiri. Gen peregulasi di ekspresikan terus menerus walaupun dengan laju yang rendah, dan sejumlah kecil molekul trpR selau terdapat dalam sel sel E. Coli. Jika demikian, mengapa operon trp tidak dimatikan secara permanen? Pertama, pengikatanrepresor ke operator bersifat dapat balik. Operator bergonta ganti di antara dua kondisi, satu kondisi tanpa ikatan dengan represor, dan yang satu lagi terikat dengan represor. Durasi relatif setiap kondisi berganung pada jumlah molekul represor aktif yang ada. Kedua, represor trp seperti pada sebagian protein peregulasi, merupakan protein alosterik, dengan dua bentuk alternatif , aktif atau inaktif. Represor trp di sintesis dalam bentuk inaktif dengan sedikit afinitas terhadap operator trp. Hanya jika triptofan berikatan dengan represor trp pada sebuah situs alosterik protein represor berubah bentuk menjadi aktif yang dapat melekat ke operator dan mematikan operon.

Fungsi triptofan dalam sistem ini adalah sebagai korepresor, molekul kecil yang bekerja sama dengan protein represor untuk mematikan operon. Seiring akumulasi triptofan, sebagian molekul triptofan berasosiasi dengan molekul represor trp dan menghentikan produksi enzim enzim jalur produksi  triptofan. Jika kadar triptofan suatu sel anjlok , transkripsi gen gen operon kembali berjalan. Ini adalah salah satu contoh bagaimana expresi gen dapat menanggapi perubahan lingkungan internal dan external sel.