Ein Operon ist eine Gruppe von Genen, die zusammen als eine einzelne Einheit gelesen werden. Operons stehen normalerweise unter der Kontrolle einer einzelnen Genregion, die das Lesen steuert, die als Promotor bezeichnet wird. Je nach Organismus lagern sich am Promotor ein oder mehrere Proteine an, um das Ablesen der Gene zu stimulieren. Die Gene werden oft als einzelnes langes Transkript gelesen oder transkribiert, aber dies ist nicht immer der Fall. Nur einfache Organismen wie Bakterien enthalten Operons, und diese Gene sind jeweils einzelne lange DNA-Abschnitte, die auf eine bestimmte Aufgabe spezialisiert sind.
Die Kontrolle eines Operons wird in Bakterien streng reguliert. Genauso wie es Proteine gibt, die Operons aktivieren, gibt es Proteine, die das Operon ausschalten können. Wenn sie eingeschaltet sind, werden Operons induziert, und wenn sie ausgeschaltet sind, werden sie unterdrückt. Im Allgemeinen schaltet die Interaktion mit Proteinen sie ein und die Dissoziation von den Proteinen aus, aber je nach Operon kann auch das Gegenteil der Fall sein.
Proteine, die ein Operon aktivieren, werden als Aktivatoren bezeichnet, während diejenigen, die Operons ausschalten, als Inhibitoren bezeichnet werden. In der Zelle sind zu jeder Zeit sowohl Aktivatoren als auch Inhibitoren verfügbar. Die meisten Aktivatoren und Inhibitoren wirken, indem sie den Promotor stimulieren oder blockieren. Einige Operons unterliegen einer komplexeren Kontrolle, die sich auch auf Aktivatoren oder Inhibitoren verlassen, die mit weit entfernter DNA interagieren. Diese weit entfernten Moleküle werden oft als Effektoren oder allosterische Moleküle bezeichnet.
Die Kombination aus einfacher Struktur und strenger Kontrolle hat dazu geführt, dass Operons unter Bakterien weit verbreitet sind. Ein Operon ist ein effizientes evolutionäres Motiv, das in einer Vielzahl von Umgebungen funktioniert. Während die unmittelbare Umgebung von Operons manchmal ihre Produktivität beeinträchtigen kann, insbesondere wenn Temperatur oder pH in einer Zelle nicht optimal sind, bleibt ihre allgemeine Struktur immer gleich. Gene innerhalb von Operons werden nie voneinander entkoppelt und unabhängig von der Belastung einer Zelle werden sie immer zusammen und vollständig transkribiert.
Eine Vielzahl von Operons ist in vielen Bakterienarten gut charakterisiert und sie haben unterschiedliche Funktionen unter den verschiedenen Organismen. Es gibt Operons, die die Produktion von Aminosäuren steuern, die die Bausteine von Proteinen sind, und Operons, die den Zuckerstoffwechsel steuern. Sie sind extrem vielseitige genetische Elemente, die es ermöglichen, dass Gene, die signifikant unterschiedliche Dinge tun, zusammen arbeiten.