Regulasi Gen dalam Bakteri E. coli untuk Penggunaan Laktos
Bakteri Escherichia coli (E. coli) memiliki kemampuan untuk mengatur gen-gen yang terlibat dalam penggunaan laktosa berdasarkan perubahan lingkungan. Gen-regulasi ini memungkinkan bakteri untuk mengaktifkan atau menonaktifkan gen-gen yang mengode enzim penggunaan laktosa tergantung pada ketersediaan laktosa di sekitarnya. E. coli menggunakan tiga enzim untuk mengambil dan memulai metabolisme laktosa, dan gen-gen yang mengode ketiga enzim ini diatur sebagai satu unit. Pada DNA E. coli, terdapat segmen kecil yang mewakili gen-gen enzim penggunaan laktosa. Gen-gen ini terletak berdampingan satu sama lain di sepanjang untai DNA. Selain gen-gen enzim penggunaan laktosa, terdapat juga dua urutan kontrol DNA yang membantu mengatur ekspresi gen-gen ini. Salah satu urutan kontrol ini disebut promotor, tempat enzim RNA polimerase melekat dan memulai transkripsi gen-gen tersebut. Antara promotor dan gen-gen enzim, terdapat urutan kontrol DNA lain yang disebut operator. Operator ini berfungsi seperti saklar yang menentukan apakah RNA polimerase dapat melekat pada promotor dan memulai transkripsi gen-gen. Kumpulan gen-gen dengan fungsi terkait, bersama dengan urutan kontrolnya, disebut operon. Operon yang dibahas dalam artikel ini disebut operon lac, singkatan dari operon laktosa. Ketika E. coli bertemu dengan laktosa, semua enzim yang diperlukan untuk metabolisme laktosa diproduksi secara bersamaan karena gen-gen operon ini dikendalikan oleh satu saklar, yaitu operator. Namun, apa yang menentukan apakah saklar operator dalam keadaan aktif atau tidak? Pada mode "non-aktif" operon lac, yang terjadi ketika tidak ada laktosa di sekitar sel, transkripsi gen-gen operon dimatikan karena protein penghambat (repressor) terikat pada operator dan secara fisik menghalangi RNA polimerase untuk melekat pada promotor. Gen pengatur yang disebut gen regulator mengode protein penghambat ini. Gen regulator diekspresikan secara terus-menerus, sehingga selalu ada pasokan molekul penghambat dalam sel. Ketika laktosa hadir di sekitar sel, laktosa berikatan dengan protein penghambat dan mengubah konformasinya sehingga tidak lagi dapat terikat pada operator. Dengan demikian, RNA polimerase dapat melekat pada promotor dan memulai transkripsi gen-gen operon lac. Proses ini memungkinkan E. coli untuk secara efisien menggunakan sumber daya yang tersedia untuk metabolisme laktosa. Regulasi gen dalam bakteri E. coli untuk penggunaan laktosa merupakan contoh bagaimana organisme dapat merespons perubahan lingkungan dengan mengatur ekspresi gen-gen yang terlibat dalam proses metabolisme. Kemampuan E. coli untuk mengaktifkan atau menonaktifkan gen-gen penggunaan laktosa tergantung pada ketersediaan laktosa di sekitarnya, memungkinkan bakteri ini untuk mengoptimalkan penggunaan sumber daya yang ada.