nobelpristagere Francois Jacob og Jacques Monod gennemført meget af theseminal arbejde, der beskriver lacoperon ‘ s struktur og kontrol-mekanismer., Ved at undersøge mutante stammer af E. coli, der udstillet fejl inlactose stofskifte, Jacob og Monod var i stand til at lære, hvordan lac-operonen er reguleret til at metabolizelactose (Jacob & Monod, 1962). Duoen bemærkede, at lac operon indeholder tre gener, der koder for proteiner involveret ilactose metabolisme. Disse kaldes lac,, lac y og lac a. lac gene-genet koder for beta-galactosidase,lac y-genet koder for en permease, og lac a-genet koder for transacetylaseen .ym., Sammen virker disse genprodukter for at importere lactose tilceller og nedbryde det til brug som fødekilde. Som i andre operoner, gener af lac operon ligger langs en kontiguøs DNA-strækning, således at deres udtryk let kan coregulated.In ud over disse såkaldte strukturelle gener indeholder lac operon også andre sekvenser, der dirigerer bacterialgene-ekspressionsmaskineriet.
organiseringen af gener i en operon muliggør samtidigudtryk af alle gener, der er placeret i cis (dvs.på det samme sammenhængende stykke DNA) i operonen.,Flere funktioner bidrager til denne karakteristika for operoner (Figur 1).For det første er alle operons gener nedstrøms for en enkelt promotor. Thispromoter fungerer som et genkendelsessted for det transkriptionelle maskineri af theRNA polymerasekompleks. For det andet bliver alle gener i en operon faktisk en del afet enkelt messenger RNA-molekyle, som efterfølgende oversættes tilindividuelle proteingenprodukter.
flere andre regulatoriske sekvenser sikrer også koordineret regulering af lac operon. Disse omfatter operatøren og terminatoren., Operatøren er en speciel DNA-sekvens, der er lokaliseret mellem promotorsekvensen og de strukturelle gener, der muliggør undertrykkelse af hele lac-operonen, der følger efterbinding af inhibitoren (lac i)protein. Udtryk af lac operonis, faktisk reguleret af tilstedeværelsen af lactose selv. Evnen til at slå actosemetaboliserende gener til eller fra som gruppe giver derfor en effektiv måde at hurtigt tilpasse sig miljøændringer. Terminator, på den anden side, instruerer transkriptionelle maskiner til at afslutte transskription., Som sådan fungerer promotoren som et transkriptionelt startsted, terminatoren tjener som et stopsted, og operatøren hjælper med at bestemme, om transkription vil forekomme.
På grund af den fælles kontrolmekanisme for allegener i lac operon, mutationer iDenne operon kan have flere eller pleiotropiske virkninger. For eksempel kan mutationer, der påvirker promotoren, forhindre alle operons gener i at blive udtrykt, fordi RNA-polymerase ikke vil være i stand til at binde og commencetranscription. Andre mutationer kan påvirke ekspression af kun nogle af genernei operonen., For eksempel, er noget vrøvl mutationer i lac-z gen-kodning beta-galactosidase kan blande withexpression af downstream-permease og transacetylase gener, som forårsager theribosome at falde ned, før deres oversættelse. Denne form for mutation sagdesat have en “polar” effekt på vejen, idet den påvirker nedstrøms gener, men ikke opstrøms gener.
selv om bakterier kan betragtes som enklere organismerend mennesker, er det klart, at bakteriel genregulering er ekstremt effektivog at bakteriegenomet er meget organiseret., Bakterier ser ud til at være perfekt tilpasset forskellige miljøer, og de er klar til at reagere på de miljøændringer, de støder på ved at anvende elegante og komplekse reguleringsmekanismer.