François Jacob

Výzkum

V roce 1961 se Jacob a Monod zabývali myšlenkou, že kontrola hladiny exprese enzymů v buňkách je výsledkem zpětné vazby na transkripci sekvencí DNA.

Již mnoho let je známo, že bakteriální a jiné buňky mohou reagovat na vnější podmínky regulací hladin svých klíčových metabolických enzymů a/nebo jejich aktivity.

Pokud se například bakterie ocitne ve vývaru obsahujícím laktózu místo jednoduššího cukru glukózy, musí se přizpůsobit:

1. dovoz laktózy,
2. rozdělí laktózu na její složky glukózu a galaktózu a
3. přeměnit galaktózu na glukózu.

Bylo známo, že buňky při vystavení laktóze zvyšují množství enzymů pro tyto kroky.

Díky práci na DNA se ukázalo, že všechny bílkoviny jsou vytvářeny z jejich genetického kódu. Jacob a Monod prokázali, že v bakterii E. coli) existují specifické proteiny, které potlačují přepis DNA na její produkt (RNA. Tím se snižuje produkce těchto konkrétních enzymů.

Represor lac

Represor lac je protein vázající se na DNA, který inhibuje expresi genů kódujících enzymy laktázy. Represor je aktivní v nepřítomnosti laktózy.

Tento represor (lac represor) se vytváří ve všech buňkách. Váže se přímo na DNA genů, které kontroluje, a fyzicky brání transkripci. Když je k dispozici laktóza, přemění se na alolaktózu, která inhibuje schopnost lac represoru vázat se na DNA.

Tímto způsobem je vytvořena robustní zpětnovazební smyčka, která umožňuje, aby se sada enzymů trávících laktózu vytvářela pouze tehdy, když je potřeba.

Regulace genové aktivity se vyvinula ve velmi rozsáhlou dílčí disciplínu molekulární biologie. Existuje mnoho mechanismů a mnoho úrovní složitosti. Současní výzkumníci nacházejí regulační události na všech úrovních procesů, které vyjadřují genetickou informaci. V relativně jednoduchém genomu pekařských kvasinek (Saccharomyces cerevisiae) se 405 z jeho 6419 genů kódujících proteiny přímo podílí na řízení transkripce, zatímco 1938 genů jsou enzymy.