François Jacob

Ricerca

Nel 1961 Jacob e Monod hanno esplorato l'idea che il controllo dei livelli di espressione degli enzimi nelle cellule è il risultato di un feedback sulla trascrizione delle sequenze di DNA.

Da molti anni si sapeva che le cellule batteriche e altre cellule potevano rispondere alle condizioni esterne regolando i livelli dei loro enzimi metabolici chiave, e/o l'attività di questi enzimi.

Per esempio, se un batterio si trova in un brodo contenente lattosio, piuttosto che il più semplice zucchero glucosio, deve adattarsi:

1. importare il lattosio,
2. tagliare il lattosio ai suoi costituenti glucosio e galattosio, e
3. convertire il galattosio in glucosio.

Si sapeva che le cellule aumentano gli enzimi per questi passaggi quando sono esposte al lattosio.

Con il lavoro sul DNA, divenne chiaro che tutte le proteine venivano prodotte dal loro codice genetico. Jacob e Monod dimostrarono che, nel batterio E. coli), ci sono proteine specifiche che reprimono la trascrizione del DNA al suo prodotto (RNA. Questo riduce la produzione di quei particolari enzimi.

Il repressore lac

Il repressore lac è una proteina legata al DNA che inibisce l'espressione dei geni che codificano per gli enzimi lattasi. Il repressore è attivo in assenza di lattosio.

Questo repressore (il lac repressore) è prodotto in tutte le cellule. Si lega direttamente al DNA dei geni che controlla e impedisce fisicamente la trascrizione. Quando il lattosio diventa disponibile, viene convertito in allolattosio, che inibisce la capacità del repressore lac di legarsi al DNA.

In questo modo, si costruisce un robusto ciclo di feedback che permette all'insieme di enzimi che digeriscono il lattosio di essere prodotti solo quando sono necessari.

La regolazione dell'attività genica si è sviluppata in una sottodisciplina molto vasta della biologia molecolare. Ci sono molti meccanismi e molti livelli di complessità. I ricercatori attuali trovano eventi di regolazione ad ogni livello dei processi che esprimono informazioni genetiche. Nel genoma relativamente semplice del lievito di birra (Saccharomyces cerevisiae), 405 dei suoi 6.419 geni codificanti proteine sono direttamente coinvolti nel controllo trascrizionale, rispetto ai 1.938 che sono enzimi.