François Jacob

Výskum

V roku 1961 Jacob a Monod preskúmali myšlienku, že kontrola úrovne expresie enzýmov v bunkách je výsledkom spätnej väzby na transkripciu sekvencií DNA.

Už mnoho rokov je známe, že bakteriálne a iné bunky môžu reagovať na vonkajšie podmienky reguláciou hladín svojich kľúčových metabolických enzýmov a/alebo ich aktivity.

Ak sa napríklad baktéria ocitne v odvare obsahujúcom laktózu namiesto jednoduchšieho cukru glukózy, musí sa prispôsobiť:

1. dovoz laktózy,
2. rozdeliť laktózu na jej zložky glukózu a galaktózu a
3. premeniť galaktózu na glukózu.

Bolo známe, že bunky pri vystavení laktóze zvyšujú množstvo enzýmov pre tieto kroky.

Vďaka práci na DNA bolo jasné, že všetky bielkoviny sa vytvárajú z ich genetického kódu. Jacob a Monod dokázali, že v baktérii E. coli) existujú špecifické proteíny, ktoré potláčajú prepis DNA na jej produkt (RNA. Tým sa znižuje produkcia týchto konkrétnych enzýmov.

Represor lac

Represor lac je proteín viažuci sa na DNA, ktorý inhibuje expresiu génov kódujúcich enzýmy laktázy. Represor je aktívny v neprítomnosti laktózy.

Tento represor (lac represor) sa vytvára vo všetkých bunkách. Viaže sa priamo na DNA v génoch, ktoré kontroluje, a fyzicky zabraňuje transkripcii. Keď je laktóza dostupná, mení sa na alolaktózu, ktorá inhibuje schopnosť lac represora viazať sa na DNA.

Týmto spôsobom sa vytvorí robustná spätná väzba, ktorá umožňuje, aby sa súbor enzýmov tráviacich laktózu vytváral len vtedy, keď je to potrebné.

Regulácia aktivity génov sa vyvinula do veľmi rozsiahlej subdisciplíny molekulárnej biológie. Existuje mnoho mechanizmov a mnoho úrovní zložitosti. Súčasní výskumníci nachádzajú regulačné udalosti na každej úrovni procesov, ktoré vyjadrujú genetickú informáciu. V relatívne jednoduchom genóme pekárskych kvasiniek (Saccharomyces cerevisiae) sa 405 z jeho 6 419 génov kódujúcich proteíny priamo podieľa na kontrole transkripcie, v porovnaní s 1 938 génmi, ktoré sú enzýmami.