Франсуа Жакоб

В 1961 году Жакоб и Монод исследовали идею о том, что контроль уровня экспрессии ферментов в клетках является результатом обратной связи с транскрипцией последовательностей ДНК.

В течение многих лет было известно, что бактериальные и другие клетки могут реагировать на внешние условия, регулируя уровни своих ключевых метаболических ферментов и/или активность этих ферментов.

Например, если бактерия попадает в бульон, содержащий лактозу, а не более простой сахар глюкозу, она должна адаптироваться к нему:

1. импортировать лактозу,
2. расщепление лактозы до составляющих ее глюкозы и галактозы, и
3. преобразовать галактозу в глюкозу.

Было известно, что под воздействием лактозы клетки увеличивают количество ферментов для этих этапов.

С работой над ДНК стало ясно, что все белки производятся на основе их генетического кода. Жакоб и Моно продемонстрировали, что в бактерии E. coli) существуют специфические белки, которые подавляют транскрипцию ДНК в ее продукт (РНК. Это снижает производство тех или иных ферментов.

Репрессор lac - это ДНК-связывающий белок, который подавляет экспрессию генов, кодирующих ферменты лактазы. Репрессор активен в отсутствие лактозы.

Этот репрессор (lac-репрессор) производится во всех клетках. Он связывается непосредственно с ДНК генов, которые он контролирует, и физически препятствует транскрипции. Когда лактоза становится доступной, она превращается в аллолактозу, которая подавляет способность lac-репрессора связываться с ДНК.

Таким образом, создается надежный контур обратной связи, который позволяет производить набор ферментов, переваривающих лактозу, только тогда, когда они необходимы.

Регуляция активности генов превратилась в очень большую субдисциплину молекулярной биологии. Существует множество механизмов и множество уровней сложности. Современные исследователи находят регуляторные события на каждом уровне процессов, выражающих генетическую информацию. В относительно простом геноме пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) 405 из 6 419 генов, кодирующих белки, непосредственно участвуют в транскрипционном контроле, в то время как 1 938 генов являются ферментами.