Nobel-díjas Francois Jacob és Jacques Monod A lacoperon szerkezetét és ellenőrzési mechanizmusait leíró munka nagy részét végezte., Az E. coli mutáns törzseinek vizsgálatával, amelyek hibákat mutattaka laktóz metabolizmusában, Jacob és Monod képes volt megtanulni, hogyan szabályozza a lac-operon metabolizelaktózt (Jacob & Monod, 1962). A duó megjegyezte, hogy a lac operon három gént tartalmaz, amelyek kódolják az inlaktóz metabolizmusban részt vevő fehérjéket. Ezek a következők: Lac z, lac y és lac a. A Lac z gén kódolja a béta-galaktozidázt,a lac y gén egy permeázt, a lac a gén pedig a thetransacetiláz enzimet., Ezek a géntermékek együttesen hatnak arra, hogy laktózt importáljanak a sejtekbe, és lebontják azt élelmiszerforrásként való felhasználásra. Mint más operonokban, a lac operon génjei a DNS acontiguous szakaszán fekszenek, így kifejeződésük könnyen lehet coregulated.In ezen úgynevezett szerkezeti gének mellett a lac operon más szekvenciákat is tartalmaz, amelyek a bakterialgén expressziós gépeket irányítják.
a gének egy operonba történő szervezése egyidejűleg lehetővé tesziaz összes CIS-ben található gén expressziója (azaz ugyanazon a szomszédos DNS-darabon) az operonban.,Számos funkció járul hozzá az operonok ezen jellemzőjéhez (1.ábra).Először is, az operon összes génje egyetlen promóter után helyezkedik el. Ez a promoter a theRNA polimeráz komplex transzkripciós gépeinek felismerési helyeként szolgál. Másodszor, az operon minden génje ténylegesen részévé válikegyetlen hírvivő RNS-molekula, amelyet később lefordítanakegyéni fehérje géntermékek.
Több más szabályozási szekvencia is biztosítja a lac operon összehangolt szabályozását. Ezek közé tartozik a theoperator és a terminator., Az operátor egy speciális DNS-szekvencia, amely a promoter-szekvencia és a szerkezeti gének között helyezkedik el, amelyek lehetővé teszik a teljes lac-operon elnyomását, az inhibitor (lac i)fehérje által követve. A lac operonis expresszióját valójában maga a laktóz jelenléte szabályozza. Az a képesség, hogy turnlactose-metabolizáló gének be vagy ki, mint egy csoport, ezért hatékony módja annak, hogy gyorsan alkalmazkodjanak a környezeti változásokhoz. A Terminátor viszont arra utasítja a transzkripciós gépeket, hogy szüntessék meg a transzkripciót., A szervező transzkripciós kezdőhelyként szolgál, a Terminátor megállóhelyként szolgál, az operátor pedig segít meghatározni, hogy a transzkripció bekövetkezik-e.
a lac operon összes génjének közös kontrollmechanizmusa miatt az operon mutációinak többszörös vagy pleiotróp hatásuk lehet. Például a promoter-t érintő mutációk megakadályozhatják az operon összes génjének expresszálását, mivel az RNS polimeráz nem képes kötődni és megkezdeni a transzkripciót. Más mutációk csak néhány gén expresszióját befolyásolhatják az operonban., Például a béta-galaktozidázt kódoló lac z gén nonszensz mutációi zavarhatják a downstream permeáz és transzacetiláz gének expresszióját azáltal, hogy a theriboszóma leesik a fordítás előtt. Ez a fajta mutáció állítólag “poláris” hatással van az útvonalra, mivel befolyásolja a downstream géneket, de nem upstream géneket.
így, bár a baktériumok egyszerűbbnek tekinthetőkmint az emberek, egyértelmű, hogy a bakteriális génszabályozás rendkívül hatékonyés hogy a bakteriális genom nagyon szervezett., Úgy tűnik, hogy a baktériumok tökéletesen alkalmazkodnak a különböző környezetekhez, és készen állnak arra, hogy elegáns és összetett szabályozási mechanizmusok alkalmazásával reagáljanak bármilyen környezeti változásra.