François Jacob | Frans bioloog

Onderzoek

In 1961 onderzochten Jacob en Monod het idee dat de beheersing van de expressieniveaus van enzymen in cellen het resultaat is van feedback op de transcriptie van DNA-sequenties.

Het is al vele jaren bekend dat bacteriële en andere cellen kunnen reageren op externe omstandigheden door de niveaus van hun belangrijkste metabolische enzymen en/of de activiteit van deze enzymen te regelen.

Als een bacterie zich bijvoorbeeld bevindt in een bouillon die lactose bevat, in plaats van de eenvoudigere suiker glucose, moet hij zich aanpassen:

1. lactose invoeren,
2. lactose terugbrengen tot de bestanddelen glucose en galactose, en
3. zet de galactose om in glucose.

Het was bekend dat cellen de enzymen voor deze stappen verhogen wanneer ze worden blootgesteld aan lactose.

Met het werk aan DNA werd het duidelijk dat alle eiwitten worden geproduceerd vanuit hun genetische code. Jacob en Monod toonden aan dat er in de bacterie E. coli) specifieke eiwitten zijn die de transcriptie van het DNA naar zijn product (RNA) onderdrukken. Dit vermindert de productie van die specifieke enzymen.

De lac repressor

De lac repressor is een DNA-bindend eiwit dat de expressie remt van genen die coderen voor lactase-enzymen. De repressor is actief in afwezigheid van lactose.

Deze repressor (de lac repressor) wordt in alle cellen gemaakt. Hij bindt zich rechtstreeks aan het DNA van de genen die hij controleert, en verhindert fysiek de transcriptie. Wanneer lactose beschikbaar komt, wordt het omgezet in allolactose, dat de DNA-binding van de lac repressor remt.

Op deze manier wordt een robuuste feedbacklus opgebouwd die ervoor zorgt dat de set lactose-verterende enzymen alleen wordt aangemaakt wanneer ze nodig zijn.

De regulering van genactiviteit heeft zich ontwikkeld tot een zeer grote subdiscipline van de moleculaire biologie. Er zijn vele mechanismen en vele niveaus van complexiteit. Huidige onderzoekers vinden regelgevende gebeurtenissen op elk niveau van de processen die genetische informatie uitdrukken. In het relatief eenvoudige genoom van bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae) zijn 405 van de 6.419 eiwitcoderende genen rechtstreeks betrokken bij de transcriptieregeling, vergeleken met 1.938 die enzymen zijn.

Boeken

• Sexuality and the genetics of bacteria door E.L. Wollmann en François Jacob, uitgegeven door Academic Press, 1961.
• The possible & the actual door François Jacob, in de Verenigde Staten uitgegeven door Pantheon Books en in Canada door Random House of Canada, 1982.
• The statue within: an autobiography by François Jacob, vertaald uit de Franse uitgave van 1987 door Franklin Philip. Basic Books, 1988. ISBN 9780465082230; nieuwe editie: 9780879694760
• De logica van het leven door François Jacob, vertaald uit de Franse uitgave van 1976 door Princeton University Press 1993
• Of flies, mice and men door François Jacob, vertaald uit de Franse editie en uitgegeven door Harvard University Press, 1998