Ein Tryptophan-Operon, auch als trp-Operon bekannt, ist eine Region eines DNA-Moleküls, in der Gene exprimiert werden, die für Enzyme für Tryptophan kodieren, wenn die Aminosäure niedrig ist. Tryptophan ist eine von 20 Aminosäuren, die in lebenden Zellen verwendet werden. Seine Produktion wurde bei Escherichia coli (E. coli) Bakterien gut untersucht.
In der E. coli-Zelle kodieren fünf Gene für Tryptophan. Diese sind Seite an Seite in einer Struktur verbunden, die als Operon bezeichnet wird. Das Tryptophan-Operon besteht ebenfalls aus einer Operator-Site und wird von dieser gesteuert. Die DNA-Transkription wird durch Proteine gesteuert. Repressorproteine können sich an die Operatorstelle anlagern und die Gene daran hindern, transkribiert und Tryptophan produziert zu werden.
Diese reprimierenden Proteine sind inaktiv, wenn die Aminosäure nicht vorhanden ist, sodass sie sich nicht an die Operatorstelle anlagern, um die Produktion zu blockieren. Die Operatorstelle ist mit einer Promotorstelle auf dem Tryptophan-Operon verbunden, an der sich ein Molekül namens RNA-Polymerase anlagert und entlang der Gengruppe fortschreiten kann, um die Gene zu transkribieren. Dadurch entsteht Boten-RNA, die für Tryptophan kodiert. Dieser Transkriptionsprozess ist die Grundlage für die Produktion dieser Aminosäure.
Wenn diese Aminosäure vorhanden ist, bindet sie an das Repressorprotein, das aktiviert wird und an die Operatorstelle bindet, um jegliche Transkription entlang des Tryptophanoperons zu blockieren. Um diese Beschreibung zu vereinfachen, ändern die Aminosäuremoleküle tatsächlich die Form des Repressors, sodass er in die Helixform der DNA passt. So wird die molekulare Prozession blockiert. Wenn kein Tryptophan vorhanden ist, hat der Repressor eine andere Form und kann nicht in die DNA passen. Die Funktion des Repressors beim Abschalten der Gentranskription wird als Negativkontrolle bezeichnet.
Das trp-Operon ist eines von vielen biosynthetischen Operons im Genom jedes Lebewesens. Tryptophan ist als Corepressor bekannt, da es an das reprimierende Protein bindet, um die Transkription entlang des Tryptophan-Operons zu stoppen. Im menschlichen Körper ist Tryptophan eine von 10 Aminosäuren, die an der Proteinsynthese beteiligt sind. Als Vorläufer von Serotonin, das Schlafmuster, Stimmung und Appetit reguliert, spielt es eine wichtige Rolle. Ein Mangel an dieser Aminosäure kann zu einem Serotoninmangel führen, der dann zu Symptomen wie Depressionen, Angstzuständen, Gewichtszunahme und Schlaflosigkeit führt.
Ein Überschuss an Tryptophan gilt nicht als toxisch, verursacht aber Müdigkeit. Es ist in den meisten Lebensmitteln enthalten, die Protein enthalten, insbesondere in Truthahn, Bananen, Sojabohnen und Thunfisch. Durch die Aktivierung und Repression des Tryptophan-Operons reguliert, hat diese Aminosäure in allen lebenden Zellen, wie E. coli, sowie im menschlichen Körper eine essentielle Funktion.