Laureaci Nagrody Nobla Francois Jacob i Jacques Monod przeprowadzili wiele z tych pierwszych prac opisujących strukturę i mechanizmy kontroli lacoperonu., Badając zmutowane szczepy E. coli, które wykazywały wady metabolizmu laktozy, Jacob i Monod byli w stanie dowiedzieć się, w jaki sposób lac operon jest regulowany do metabolizelaktozy (Jacob & Monod, 1962). Duet zauważył, że lac operon zawiera trzy geny, które kodują białka zaangażowane w metabolizm laktozy. Są one określane jako lac z, Lac y i Lac a. gen lac z koduje beta-galaktozydazę, Gen Lac y koduje permeazę, A Gen Lac a koduje enzym transacetylazy., Razem te produkty genowe działają na laktozę importowaną do komórek i rozkładają ją do użytku jako źródło pożywienia. Podobnie jak w innych operonach, geny lac operon leżą wzdłuż ciągłego odcinka DNA tak, że ich ekspresja może być łatwo coregulated.In oprócz tak zwanych genów strukturalnych, lac operon zawiera również inne sekwencje, które kierują ekspresją bakterii.
organizacja genów w OPERON pozwala na jednoczesną ekspresję wszystkich genów znajdujących się w cis (tj. na tym samym sąsiadującym fragmencie DNA) w operonie.,Kilka cech przyczynia się do tej cechy operonów (Rysunek 1).Po pierwsze, wszystkie geny Operonu są po jednym promotorze. Jest to miejsce rozpoznawania maszynerii transkrypcyjnej kompleksu polimerazy. Po drugie, wszystkie geny w operonie faktycznie stają się częścią pojedynczej cząsteczki RNA, która jest następnie tłumaczona na poszczególne produkty genów białkowych.
kilka innych sekwencji regulacyjnych zapewnia również skoordynowaną regulację lac operon. Należą do nich theoperator i terminator., Operatorem jest specjalna sekwencja DNA zlokalizowana pomiędzy sekwencją promotorową i genami strukturalnymi, która umożliwia represję całego lac Operonu, podążając za białkiem inhibitora (Lac i). Ekspresja laktozy w rzeczywistości regulowana jest obecnością samej laktozy. Zdolność włączania lub wyłączania genów metabolizujących laktozę jako grupy zapewnia zatem efektywny sposób szybkiego dostosowania się do zmian środowiskowych. Terminator natomiast nakazuje maszynerii transkrypcyjnej przerwanie transkrypcji., Tak samo, promotor służy jako miejsce rozpoczęcia transkrypcji, terminator służy jako miejsce zatrzymania, a operator pomaga określić, czy transkrypcja nastąpi.
ze względu na wspólny mechanizm kontroli wszystkich genów w lac operon, mutacje w tym operonie mogą mieć wiele, lub plejotropowych, efektów. Na przykład mutacje wpływające na promotor mogą zapobiec ekspresji wszystkich genów Operonu, ponieważ polimeraza RNA nie będzie w stanie się wiązać i wiązać. Inne mutacje mogą wpływać na ekspresję tylko niektórych genów w operonie., Na przykład nonsensowne mutacje w genie lac z kodującym beta-galaktozydazę mogą zakłócać ekspresję dalszych genów permeazy i transcetylazy, powodując odpadnięcie teribosomu przed ich translacją. Ten rodzaj mutacji jest powiedziany, aby mieć „polarny” wpływ na szlak w tym, że wpływa na geny niższego szczebla, ale nie upstream geny.
tak więc, chociaż bakterie mogą być uważane za prostsze organizmy niż ludzie, jest jasne, że regulacja genów bakterii jest niezwykle efektywna i że genom bakterii jest wysoce zorganizowany., Bakterie wydają się być doskonale przystosowane do różnych środowisk i są gotowe reagować na wszelkie zmiany środowiskowe, które napotykają, stosując eleganckie i złożone mechanizmy regulacyjne.