Un operone è un gruppo di geni che viene letto insieme come una singola unità. Gli operoni sono solitamente sotto il controllo di una singola regione del gene che dirige la lettura, chiamata promotore. A seconda dell’organismo, una o più proteine si assemblano al promotore per stimolare la lettura dei geni. I geni vengono spesso letti, o trascritti, come un’unica lunga trascrizione, ma non è sempre così. Solo gli organismi semplici, come i batteri, contengono operoni e quei geni sono ciascuno lunghi tratti di DNA specializzati per un compito particolare.
Il controllo di un operone è strettamente regolato nei batteri. Proprio come ci sono proteine che attivano gli operoni, ci sono proteine che possono disattivare l’operone. Quando sono accesi, si dice che gli operoni siano indotti, e quando sono spenti, si dice che siano repressi. In generale, l’interazione con le proteine le attiva e la dissociazione dalle proteine le disattiva, ma può essere vero anche il contrario, a seconda degli operoni.
Le proteine che attivano un operone sono chiamate attivatori, mentre quelle che disattivano gli operoni sono chiamate inibitori. In qualsiasi momento, sia gli attivatori che gli inibitori sono disponibili nella cellula. La maggior parte degli attivatori e degli inibitori agisce stimolando o bloccando il promotore. Alcuni operoni sono sotto un controllo più complesso di questo, facendo affidamento anche su attivatori o inibitori che interagiscono con il DNA lontano da loro. Queste molecole lontane sono spesso chiamate effettori o molecole allosteriche.
La combinazione di una struttura semplice e di uno stretto controllo ha causato la diffusione degli operoni tra i batteri. Un operone è un motivo evolutivo efficiente che funziona in una varietà di ambienti. Mentre l’ambiente immediato degli operoni può a volte avere un impatto sulla loro produttività, in particolare se la temperatura o il pH in una cella non è a un livello ottimale, la loro struttura generale rimane sempre la stessa. I geni all’interno degli operoni non sono mai disaccoppiati l’uno dall’altro e, indipendentemente dallo stress su una cellula, vengono sempre trascritti insieme e nella loro interezza.
Una varietà di operoni è ben caratterizzata in molte specie di batteri e hanno funzioni diverse tra i diversi organismi. Ci sono operoni che gestiscono la produzione di amminoacidi, che sono i mattoni delle proteine, e operoni che gestiscono il metabolismo degli zuccheri. Sono elementi genetici estremamente versatili, che consentono a geni che fanno cose significativamente diverse di lavorare insieme in concerto.