乳糖操纵子：简单基因调控的一课

1947 年，巴斯德研究所的生物化学家 Jacques Monod 观察到，大肠杆菌只有在缺少葡萄糖（细菌首选的糖源）的情况下才会代谢乳糖。1 他开始研究该系统，研究乳糖消化酶 β-半乳糖苷酶。2 虽然他确定了该酶的各种底物，但控制代谢开关的调节机制仍然难以捉摸。3

我 Jacques Monod 大肠杆菌 乳糖 ¹ β-半乳糖苷酶 ² 控制 ³

当生物学家 François Jacob 于 1950 年加入该研究所时，他关于λ噬菌体如何将它们的基因组整合到大肠杆菌中似乎与 Monod 的酶研究毫无关系。4 Jacob 利用接合，即通过类似桥梁的连接在细菌之间转移核酸，来研究噬菌体感染的大肠杆菌如何对继发性噬菌体感染产生抗性；Jacob 和其他人中断了这一过程，以研究噬菌体遗传物质的转移和基因顺序。5

François Jacob lambda 噬菌体 大肠杆菌 ⁴ 大肠杆菌 产生抗性 ⁵

它提供了一种方法，可以跳出来并说，“我们如何利用这些信息来开发可用于真核系统和哺乳动物系统的新型现代开关。” — 宾夕法尼亚大学米切尔·刘易斯

它提供了一种方法，让我们可以开始思考“我们如何利用这些信息来开发可用于真核系统和哺乳动物系统的新型现代开关。”

—Mitchell Lewis，宾夕法尼亚大学

—Mitchell Lewis，宾夕法尼亚大学 抑制基因产物 ⁶ 通过抑制进行基因调控 ⁷ 绘制平行 基因簇 lac ⁸ lac Stephen Busby

lac 操纵子的解释

lac

1964 年，Jacob 和 Monod 确定了 RNA 聚合酶的启动子区域。9 几年后，另一个团队绘制了 lac 操纵子的基因图谱——阻遏物、启动子、操纵子、β-半乳糖苷酶和另外两个结构基因，乳糖通透酶和转乙酰酶。10

启动子区 ⁹ 乳糖操纵子的基因 乳糖 ¹⁰ 先前显示 乳糖代谢物 ¹⁴