Genetyka

Jacob i Monod zidentyfikowali zmutowane szczepy E. coli, u których jeden defekt genetyczny spowodował brak wszystkich trzech enzymów. Odkrycie to, w połączeniu z innymi, pozwoliło wywnioskować, że sekwencje DNA kodujące wszystkie trzy enzymy są połączone w funkcjonalną jednostkę w bakteryjnym DNA i że podlegają temu samemu mechanizmowi regulacji. Każda sekwencja kodująca białko stanowi gen strukturalny. Jacob i Monod wprowadzili pojęcie operonu na określenie kompleksu grupy genów strukturalnych o podobnych funkcjach wraz z przylegającymi sekwencjami DNA odpowiadającymi za kontrolę tego kompleksu. Geny strukturalne operonu laktozowego - lać Z, lać Y i lać A - kodują odpowiednio p-galaktozydazę, galaktozydo-permeazę i transacetylazę galaktozydową. Transkrypcja operonu lać rozpoczyna się w chwili przyłączenia polimerazy RNA do promotora leżącego powyżej sekwencji kodującej. W wyniku transkrypcji na matrycy DNA powstaje jedna cząsteczka mRNA, która koduje wszystkie trzy enzymy. Każda sekwencja kodująca jeden enzym w takiej cząsteczce zawiera własne kodony start i stop, dzięki czemu po translacji mRNA powstają trzy oddzielne cząsteczki białka. Ponieważ wszystkie trzy enzymy koduje ta sama cząsteczka mRNA, ich syntezę koordynuje włączenie lub wyłączenie jednego „przełącznika" molekularnego. Przełącznikiem kontrolującym syntezę mRNA jest operator, tj. sekwencja zasad leżąca powyżej pierwszego genu strukturalnego w operonie. Kiedy w komórce nie ma laktozy, białko represora zwane represorem laktozowym wiąże się ściśle z operatorem. Polimeraza RNA przyłącza się do promotora, ale nie transkrybuje genów kodujących białka z operonu lać, ponieważ jest zablokowana przez represor.