プラスミドに挿入したソーマチン遺伝子DNAをRNAに転写するステップについて何回かにわたり割と不必要なほどに詳しく見ており（といっても、それでも大分簡略化したざっくり説明だったわけですけど、入門編としては不要に思える細かさでした）、さぁ、DNA→RNA→タンパク質の、最終ステップだ！……と思っていたら、実はもうちょっとだけ、この精緻な設計の遺伝子スイッチに関して「せっかくなら見ておこうかな」と思っていた話が残っていました。
これも中々ややこしいんですけど、一応T7/pETシステムで採用されているメカニズムなので、簡単に触れておきましょう。
全体の流れでいうと、まだスイッチについて見ている段階ですね。
【大腸菌にタンパク質を作ってもらおう！】
1. 遺伝子DNAをゲットする！⇒済み！（遺伝子を注文しよう！）
2. そのDNAを、制限酵素とDNAリガーゼを使って、プラスミドに導入する（クローニング）！⇒済み！（図を見れば一発？！改めて、分かりやすくDNA切り貼りの仕組みを紹介！）
3. その遺伝子組込みプラスミドDNAを大腸菌にぶち込む（形質転換）！⇒済み！（たった数日で1000万円分のモノが作れる、楽しい作業）
4. DNAがぶち込まれた大腸菌の選別！⇒済み！（遺伝子をぶち込まれたやつだけが生き残れる、サバイバルゲーム！）
5. 選ばれた「DNAがぶち込まれた大腸菌」をひたすら増やそう！⇒済み！（DNAを増やそう）
6. タンパク質合成のスイッチON！←まだココ
7. 満を持して、目的タンパク質の収穫！
8. さすがにそのまんまでは大腸菌まみれで汚いので、キレイに精製しよう！
→見事、手元には大量の純品タンパク質が！やったね！！
ごく簡単に最近の話をおさらいすると、DNAを切断する制限酵素を用いてpET-15bというプラスミドDNAに挿入した目的遺伝子（今回の例では、ペタ甘タンパク質・ソーマチン遺伝子）は、T7 RNAポリメラーゼによって、DNA→RNA合成を行う反応（転写）のスイッチがONにされるという話でした。
では、そのT7 RNAポリメラーゼ自体はどうやって作られるのか？…という話になりまして、まぁそれはこの辺の記事（遺伝子のスイッチとはどんなものなのか）で触れていた通りT7ファージの遺伝子を大腸菌に組み込んでやるという話だったんですけど、ここに、もうちょい触れておいてもいいかもしれない奥深い話が存在していたのです。
それが、分子生物学黎明期に発見（提唱）され、革新的なアイディアだったため提唱者のジャコブさんとモノーさんはノーベル賞を受賞し、大学の分子生物学でも一番最初ぐらいに習う（今は高校生物でも触れるのかもしれませんが、僕が学生だった頃は発展事項扱いで、しっかりと学ぶことはなかったように記憶しています。まぁ、難関大では普通に受験で出題されることもあったので、受験勉強では触れたことがありましたけどね）よくできたシステムである、オペロン！
まあまあ、割と分かりやすい話なので、サクッと紹介しておくとしましょう。
Wikipediaの図が、簡潔ながら必要にして十分な感じだったので、例によってこちらを引用させていただきます。
オペロン説では、既に何度も話に出していた、スイッチであるプロモーターと、そのスイッチをONにするとともに実際にRNA合成を進める有能マシーンであるRNAポリメラーゼの他に、さらにまた登場人物がしゃしゃり出てきます。
それが、「強制OFFスイッチ」といえるオペレーターと、「強制OFFスイッチを押す役目」をもつリプレッサーで、マジで最初に習ったときはややこしすぎて「また似たような横文字かよふざっけんなよ」と誰しもが思うわけですが、まぁこれも、この辺の英単語に慣れてくれば、何となくイメージが湧くような名前にはなっているといえるかもしれませんね。
（プロモーターはpromotion＝促進的な意味合いですからまぁこれはONスイッチ、ポリメラーゼはpolymerを作る酵素「～ase」で、RNA合成酵素、オペレーターはこれはまぁ微妙な単語ですけど、operateで操作するって意味ですから、まぁ調節役のOFFスイッチといえなくもないかな、そしてリプレッサーは、repressが抑圧するって意味ですから、抑圧者か……という感じで、割とイメージはもてる感じですかね。）
まぁ名前と同様、こいつらが実際に何者かというイメージも大事で、図を見れば明らかですが、プロモーターとオペレーターは単なるDNAの領域で、ヌクレオチド4種類の文字の並んだ、ただのDNA配列の一部のことをそう呼んでいるだけである一方、ポリメラーゼとリプレッサーは、個別の分子として存在する、そのDNAスイッチにくっついて機能するタンパク質なんですね。
その辺のイメージをもてるかがどちゃくそ重要なポイントかと思われますが、まぁそれを踏まえれば話は実に簡単で、オペロン説という話がいっているのは結局こういうこと↓です。
まず初め、平常時というか何もない状態では、リプレッサー（Wikipedia画像緑）がオペレーター（画像赤、DNAの領域）に結合しています。
この状況だと、リプレッサーが邪魔して、ポリメラーゼ（画像黄色、RNA合成の主役）はプロモーター（画像オレンジ、DNAの領域）に結合することができず、遺伝子をONにできないんですね！
しかし、このリプレッサーは、オペレーターと結合するのとは別の部位に、「リプレッサー抑制分子」とでもいいますか、小分子（画像は代表的なオペロンであるラクトースオペロンと呼ばれる例で、この場合、小分子はラクトース。画像白い十字っぽいやつ）が結合する部位が存在しまして、そこにその小分子が結合すると、リプレッサーの全体構造が変化して、オペレーターに結合できなくなるのです！
（＝Wikipediaの画像下。図ではそのままの形になってますが、せっかくなら、緑のリプレッサーは、ラクトースの結合に伴い、下の三角形型のくぼみが閉じる感じに描かれた方が、より分かりやすかったかもしれませんね。
実際、ラクトースが結合するとリプレッサーは構造がガラッと変わってしまうので、結果として、最早オペレーター部位とは結合できなくなる感じです。）
リプレッサーがDNAから離れた結果、ポリメラーゼはプロモーター部に結合できるようになり、その後はこれまで何度か見てきたように、普通にポリメラーゼがRNAをポコポコ伸ばしていく形ですね。
（その意味で、この小分子は、「リプレッサー抑制分子」であると同時に、下流の遺伝子合成をONにする直接の役割をもっているともいえますから、インデューサー（induce＝「誘発する」で、遺伝子の発現を誘導という意味）とも呼ばれますが、そんな呼称はマジでどうでもいいので無視してOKに思います。）
これの何がスゴいかというと、何気に、自動循環というか、遺伝子ON/OFFがいったりきたりで行われるウマい制御が可能になっている、という点があるわけですね。
話が前後しますが、このラクトースオペロンの例では、RNAポリメラーゼが合成していく遺伝子（プロモーターとオペレーターの下流に存在）は、lacZ・lacY・lacAと3つが図にも示されていますけど、こいつらは「ラクトース分解酵素」（ラクターゼとも呼ぶ）を作る遺伝子なのです。
これを踏まえると、話のスゴさが見えてきます。
つまり、細胞の中にラクトースがない状況では、ラクトース分解酵素なんて作っても意味がないですから、リプレッサーがOFFスイッチを押してラクトース分解酵素の遺伝子発現をOFFにしている…
しかし、エサを食べたりその他代謝が進むなりして細胞の中にラクトースが溜まると、これを分解してエネルギーにしたいからラクトース分解酵素を作り始めたいわけですが、ここでちょうど都合よく、増えてきたラクトースがリプレッサーにくっつくことで、リプレッサーは形が変わってオペレーターから離れていきますから、ポリメラーゼによる遺伝子の発現（RNAの転写）がスタートするのです。
その後、ポリメラーゼが合成したRNAが実際のタンパク質であるラクトース分解酵素に変換されることで、文字通りこいつはラクトースを分解しますから、細胞の中からラクトースが減っていきます。
すると、ラクトースが減るにつれて、リプレッサーに結合するラクトースもなくなっていくことになりますから、徐々に「ラクトースが外れて、構造が元に戻った」リプレッサーが増え、こいつがまたオペレーターに結合することで遺伝子合成をOFFにする（図の上半分に戻る）わけですね。
こうして、
「リプレッサーがRNA合成をOFF→ラクトース増加→ラクトースがリプレッサーを奪う→ポリメラーゼによる分解酵素合成がON→ラクトース分解酵素が合成される→ラクトースが分解されて減少→リプレッサーが復帰して再度OFF→…」
という無限ループが完成するんですね！
（業界用語では、フィードバック制御などと呼ばれています。
不要なときにまで永久にタンパク質を合成し続けて無駄なエネルギーを使うことは避け、しかし一方で必要になったらそのタイミングで合成がスタートし、それ自体が自らスイッチをOFFするきっかけになっている…という、見事な仕組みですね。）
これは非常に単純化可能な分かりやす過ぎる例で、必ずしも全ての遺伝子がこれと同じ制御を受けているわけではないのですが、生命というのはこういう上手いメカニズムで、精緻に、洗練された形で遺伝子ON/OFFを調整しているのだ…という、インパクトの大きい生体反応モデルがオペロン説なのです、ということでした。
まぁこのオペロン説が提唱された当時は、ワトソンさんとクリックさんのDNA二重らせん構造モデルが提唱されたばかりで、まだコドンとアミノ酸の対応関係すら分かっていなかったような時代であり、だからこそ分子レベルで遺伝子発現が制御されているというのはセンセーショナルなアイディアだったんでしょうが、正直、実際は別にリプレッサー＆オペレーターによる制御なんてなされていない遺伝子の方が多いぐらいなんですけどね（というか、ヒトなどの高等生物では、ここで説明されていたような形のオペロンは皆無）。
あくまで遺伝子制御の概念というか一例を学ぶためには恰好の材料であるオペロン説ですが、個人的には、これに捕われすぎると「え、この遺伝子、オペレーターはどこ？リプレッサーは誰？」とか思ってしまいがちにも感じますし、これはちょっと古い概念という感じで適当に流すぐらいで問題ないのではないかな、などと思います。
（ちょうど、Wikipediaにも似たような旨が書かれていたので、引用させていただきましょう。
ところが、その後遺伝子発現の制御の研究が進むに従って、遺伝子発現が転写の段階で調節されるということは至極ありふれた事象となり、これを取り立ててオペロンと呼称することは少なくなった。これはオペロンが普遍的な価値を持つ概念だったためだが、と同時にいささか気の抜ける発音を要求することの不幸な結末かもしれない。
その下の段落にも書いてあった通り、当初「オペロン」と呼ばれていたもの（一連のスイッチや、コドンが含まれるタンパク質指定領域を含む全体）は、今では「遺伝子」と呼ばれるものなので、そう呼んだ方が理解しやすいしされやすい感じですね。）
とはいえ実はT7を使ったpETシステムはまさにこのラクトースオペロンのシステムを使った形になっており、今回の実験系の説明には打ってつけだったのです。
…と、かなり中途半端な形ですが、オペロンの説明だけで割といい分量になったので、pETシステムでの実例とともに、ソーマチンタンパク質の合成の具体的な話は、また次回していくといたしましょう。
