Operone werden oft in der Alles-oder-Nichts- Sprache beschrieben . Eine Repressorbindung an den Operator wird üblicherweise als „Ausschalten“ der regulierten Gene dargestellt. Ein typisches Beispiel, Scitable at Nature.com sagt :
Abgesehen davon, dass sie im Genom physisch nahe beieinander liegen, werden diese Gene so reguliert, dass sie alle zusammen ein- oder ausgeschaltet werden. ... Die Fähigkeit, ... Gene als Gruppe ein- oder auszuschalten, bietet daher eine effiziente Möglichkeit, sich schnell an Umweltveränderungen anzupassen. ... Mutationen, die den Promotor betreffen, können verhindern, dass alle Gene des Operons exprimiert werden, ...
Was mich verwirrt, ist, dass ich auch gehört habe, dass es bei der Genetik nicht um alles oder nichts geht, dass Gene nur „herunterreguliert“ oder „heraufreguliert“ werden können, nicht wirklich ein- und ausgeschaltet.
Offensichtlich könnten unterschiedliche Mengen moderater Mengen des Effektors, der den Repressor moduliert, zu unterschiedlichen Mengen an Downstream-Expression führen. Aber was ist mit Situationen, in denen nichts die Repressoren inaktiviert? Werden die regulierten Gene (für alle Absichten und Zwecke) ausgeschaltet? Ist es außerdem (und damit zusammenhängend) überhaupt ein realistisches Szenario, dass ein Operator immer (oder fast immer) an einen solchen Repressor gebunden ist?
Es gibt mehrere Mechanismen, durch die die Expression eines Gens vollständig abgeschaltet werden kann. Bestimmte Netzwerkarchitekturen können eine narrensichere Repression gewährleisten (z. B. durch die parallele Verwendung mehrerer Repressoren oder zusätzlicher epigenetischer Silencing-Mechanismen). Bistabile Schalter können auch die Robustheit der Expression sicherstellen, sodass kleine Schwankungen der Transkriptionsfaktorspiegel nicht zur Expression des Gens führen. Manchmal müssen die Aktivatormoleküle kooperativ die Expression aktivieren. Unter solchen Bedingungen ist der Aktivierungsgraph in Bezug auf die Aktivatorkonzentration sigmoidal. Alle diese Mechanismen können eine undichte Expression verhindern.
Einige Gene haben eine basale Expression, aber es ist nicht in allen Fällen notwendig. Die basale Expression ist jedoch für das ordnungsgemäße Funktionieren des lac- Operons unbedingt erforderlich (siehe diesen Beitrag).
Allerdings besteht immer eine gewisse Wahrscheinlichkeit der Expression eines Gens ungleich Null, wenn es tatsächlich ausgeschaltet ist. Diese Wahrscheinlichkeit kann sehr gering sein, aber sie wäre nicht Null. Dieser kleine akzidentelle Ausdruck kann erhebliche nachgelagerte Auswirkungen haben oder auch nicht.