François Jacob

Raziskave

Leta 1961 sta Jacob in Monod raziskala zamisel, da je nadzor ravni izražanja encimov v celicah posledica povratnih informacij o transkripciji zaporedij DNK.

Že več let je znano, da se bakterijske in druge celice lahko na zunanje pogoje odzivajo z uravnavanjem ravni ključnih presnovnih encimov in/ali njihove aktivnosti.

Če se bakterija na primer znajde v juhi, ki vsebuje laktozo namesto preprostejšega sladkorja glukoze, se mora prilagoditi:

1. uvoz laktoze,
2. razrežejo laktozo na njeni sestavini glukozo in galaktozo ter
3. pretvori galaktozo v glukozo.

Znano je bilo, da celice ob stiku z laktozo povečajo število encimov za te korake.

Z delom na DNK je postalo jasno, da vse beljakovine nastajajo iz njihove genske kode. Jacob in Monod sta dokazala, da v bakteriji E. coli) obstajajo posebne beljakovine, ki zavirajo prepis DNK v njen produkt (RNK. S tem se zmanjša proizvodnja teh posebnih encimov.

Represor lac

Represor lac je beljakovina, ki se veže na DNK in zavira izražanje genov, ki kodirajo encime laktaze. Represor je aktiven v odsotnosti laktoze.

Ta represor (lac represor) je izdelan v vseh celicah. Veže se neposredno na DNK genov, ki jih nadzoruje, in fizično preprečuje transkripcijo. Ko je laktoza na voljo, se pretvori v alolaktozo, ki zavira sposobnost lac represorja za vezavo na DNK.

Na ta način je vzpostavljena zanesljiva povratna zanka, ki omogoča, da se niz encimov za prebavo laktoze proizvaja samo takrat, ko so potrebni.

Uravnavanje aktivnosti genov se je razvilo v zelo obsežno poddisciplino molekularne biologije. Obstaja veliko mehanizmov in veliko ravni kompleksnosti. Sedanji raziskovalci najdejo regulativne dogodke na vseh ravneh procesov, ki izražajo gensko informacijo. V razmeroma preprostem genomu pekovskega kvasa (Saccharomyces cerevisiae) je 405 od 6419 genov, ki kodirajo beljakovine, neposredno vključenih v nadzor transkripcije, medtem ko je 1938 genov encimov.