Nobelpristagarna Francois Jacob och Jacques Monod utförde en stor del av detseminala arbetet som beskriver lacoperons struktur och kontrollmekanismer., Genom att undersöka muterade stammar av E. coli som uppvisade brister inlactose ämnesomsättning, Jacob och Monod kunde lära sig hur lac operon är reglerad till metabolizelactose (Jacob & Monod, 1962). Duon noterade att lac-operonen innehåller tre gener som kodar för proteiner som är involverade ilaktosmetabolism. Dessa kallas lac z, lac y och lac a. Lac z-genen kodar för beta-galaktosidas, lac y-genen kodar för en permeas och Lac a-genen kodar för thetransacetylas-enzymet., Tillsammans agerar dessa genprodukter för att importera laktos iceller och bryta ner det för användning som livsmedelskälla. Som i andra operons, thegenes av lac operon ligger längs acontiguous sträcka av DNA så att deras uttryck kan lätt coregulated.Utöver dessa så kallade strukturella gener, lac operon innehåller också andra sekvenser som styr bacterialgene uttryck maskiner.
organisationen av gener i en operon möjliggör samtidiguttryck av alla gener som finns i cis (dvs på samma sammanhängande DNA) i operonen.,Flera funktioner bidrar till denna egenskap hos operoner (Figur 1).För det första är alla operons gener nedströms av en enda promotor. Thispromoter fungerar som en igenkänningsplats för transkriptionsmaskineriet i theRNA polymerase complex. För det andra blir alla gener i en operon faktiskt en del aven enda budbärare RNA-molekyl, som därefter översätts tillindividuella proteingenprodukter.
flera andra regleringssekvenser säkerställer också en samordnad reglering av lac operon. Dessa inkluderar theoperator och terminator., Operatören är en speciell DNA-sekvens lokaliserad mellan promotorsekvensen och de strukturella generna som möjliggör undertryckning av hela lac-operonen, efter bindning av inhibitorproteinet (lac i). Uttryck av lac operonis, i själva verket reglerad av närvaron av laktos själv. Förmågan att turnlactosmetaboliserande gener på eller av som grupp ger därför ett effektivt sätt att snabbt anpassa sig till miljöförändringar. Terminatorn å andra sidan instruerar transkriptionsmaskineriet att avsluta transkriptionen., Assuch, promotorn fungerar som en transkriptionell startsida, Terminator serverarsom en stoppplats, och operatören hjälper till att avgöra om transkription kommerförekommer.
på grund av den gemensamma kontrollmekanismen för alla gener i lac-operonen kan mutationer i denna operon ha flera eller pleiotropa effekter. Till exempel kan mutationarpåverkar promotorn hindra alla operons gener från att varauttryckt, eftersom RNA-polymeras inte kan binda och kommaöverskrift. Andra mutationer kan påverka uttryck av endast några av Genesi operonen., Till exempel kan nonsensmutationer i Lac z-genen som kodar för beta-galaktosidas störa nedströms-permeas och transacetylasgener genom att orsaka att theribosomen faller av före deras översättning. Denna typ av mutation säger sig ha en ”polär” effekt på vägen genom att den påverkar nedströmsgener men inte uppströmsgener.
även om bakterier kan anses vara enklare för människor är det uppenbart att bakteriegenreglering är extremt effektiv och att bakteriegenomet är mycket organiserat., Bakterier verkar vara helt anpassade till en rad olika miljöer, och de är redo att reagera på de miljöförändringar de möter genom att använda eleganta och komplexa regleringsmekanismer.