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Der Vorteil einer solchen Gruppierung liegt darin, dass sie durch einen einzigen Schalter kontrolliert werden kann. Wenn eine Zelle an Tryptophan-Mangel leidet, weil diese Aminosäure nicht in ausreichender Menge im umgebenden Medium vorhanden ist, werden sämtliche für diesen Stoffwechsel benötigten Enzyme gleichzeitig synthetisiert.
Der Schalter ist ein spezieller Abschnitt auf der DNA, der als Operator bezeichnet wird. Er kontrolliert den Zugang der RNA-Polymerase zu den Strukturgenen. Zusammen mit dem Promotor, der die Ablesehäufigkeit bestimmt, und den Strukturgenen bildet dieser DNA-Abschnitt ein so genanntes Operon.
Liegt der Operator frei, kann die RNA-Polymerase an den Promotor binden und die Strukturgene transkribieren.
Das Operon wird durch ein Protein abgeschaltet, welches man als Repressor bezeichnet. Der Repressor bindet an den Operator und blockiert dadurch den Zugang der RNA-Polymerase zum Promotor. Die Transkription der Strukturgene kommt dadurch zum Stillstand.
Repressorproteine sind spezifisch; sie erkennen und binden nur an den Operator eines bestimmten Operons.
Der Repressor ist ein Polypeptid, welches durch das so genannte Regulatorgen codiert wurde. Das Regulatorgen des Trp-Repressors liegt in einiger Entfernung vom Operon entfernt. Die Transkription des Gens führt zu einer mRNA, die in das Repressorprotein translatiert wird. Der Repressor gelangt dann durch Diffusion zum Trp-Operon.
Regulatorische Gene werden zwar mit einer niedrigen, aber kontinuierlichen Rate abgelesen, einige Repressormoleküle befinden sich also immer in der Zelle.
Ein weiteres Beispiel für eine negative Genregulation: Lac-Operon
Ein Beispiel für eine positive Genregulation: CRP/cAMP-System