L'operone lac di E. coli è stato usato da Jacob, Lwoff e Monod per studiare il meccanismo della trascrizione negli anni '60 fornendone i primi dettagli molecolari. Il promotore dell'operone lac, che regola la trascrizione del gene lacZ ma non del gene lacI, presenta in posizione -10 e -35 le due sequenze consenso riconosciute dal fattore σ.
L'operone lac di E. coli è stato usato da Jacob, Lwoff e Monod per studiare il meccanismo della trascrizione negli anni '60 fornendone i primi dettagli molecolari. Il promotore dell'operone lac, che regola la trascrizione del gene lacZ ma non del gene lacI, presenta in posizione -10 e -35 le due sequenze consenso riconosciute dal fattore σ.
Un operone consiste in un gruppo di geni trascritti insieme, con un unico promotore. L'operone lac comprende i geni lacA, lacY e lacZ; il gene lacI non è parte dell'operone ma codifica per una proteina che può reprimere la trascrizione dell'operone lac. L'operone trp (triptofano) è formato dai geni trpA, trpB, trpC, trpD e trpE. I due filamenti di DNA sono complementari, perciò un filamento è sufficiente per rappresentare l'informazione di entrambi; per convenzione è usata la sequenza del filamento 5'-3'.
La sequenza del promotore per l'operone lac è TATGTT nella regione -10 e TTTACA nella regione -35; la sequenza consenso del σ70 che regola l'operone lac è TATAAT nella regione -10 e TTGACA nela regione -35. Questi differiscono in tre posizioni di cui due nella regione -10 e una nella regione -35. Sperimentalmente è stato trovato che il legame della RNA polimerasi al promotore lac è relativamente debole; perciò la trascrizione dell'operone lac spesso richiede un'attivazione come il CAP (catabolite activator proten).
In assenza di attivatori trascrizionali il legame della polimerasi al promotore lac è debole; il sito di legame della proteina CAP è localizzato subito a monte del promotore, in questo caso l'attivatore può aumentare la trascrizione per diretto contatto con la polimerasi, facendola legare efficientemente al promotore. Il silenziatore (conosciuto anche come operatore) dell'operone lac è localizzato sul sito d'inizio della trascrizione. Quando il repressore lac si lega in questa regione blocca il movimento della polimerasi, con ciò viene inibita la trascrizione.
La dimostrazione sperimentale del legame del repressore lac all'operatore venne fatta utilizzando un repressore lac radioattivo, marcato con iodio. Nella prima provetta venne aggiunto il DNA del fago80 che comprende l'operatore lac; mentre nell'altra provetta venne aggiunto il DNA del fago80 senza l'operatore lac. Dopo la centrifugazione in gradiente di glicerolo nella prima provetta si osserva radioattività generalizzata, nela seconda provetta, invece, la radioattività è localizzata nella parte meno densa della provetta.
Ciò dimostra che nel primo caso si ha un legame tra l'operatore e il repressore mentre nel secondo caso non si hanno legami tra il DNA e la proteina immessa.
