Trong cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon Lac, tại sao lactose được xem là chất giúp cho gene được biểu hiện?

a) Cơ chế điều hoà hoạt động của operon Lac khi môi trường không có và có đường lactose:

- Khi môi trường không có lactose: Gene điều hoà lacI tổng hợp protein điều hoà → Protein điều hoà bám vào vùng operator (O) → Enzyme RNA polymerase có thể liên kết với promoter (P) nhưng không trượt qua được → Các gene cấu trúc không được phiên mã dẫn đến không tổng hợp được enzyme phân giải lactose.

- Khi môi trường có lactose: Gene điều hoà lacI tổng hợp protein điều hoà → Một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose (allolactose) liên kết với protein ức chế → Protein ức chế bị biến đổi cấu hình không gian dẫn đến bị bất hoạt và không gắn được vào vùng operator (O) → Enzyme RNA polymerase liên kết với vùng promoter (P) tiến hành phiên mã các gene cấu trúc → Các gene cấu trúc phiên mã đến đâu được dịch mã đến đó tạo ra các loại enzyme tham gia vào quá trình phân giải lactose trong môi trường.

b) Khi đường lactose được sử dụng hết, gene điều hoà lacI tổng hợp protein điều hoà → Protein điều hoà bám vào vùng operator (O) → Enzyme RNA polymerase có thể liên kết với promoter (P) nhưng không trượt qua được → Các gene cấu trúc không được phiên mã dẫn đến không tổng hợp được enzyme phân giải lactose.

* Vai trò của một số ứng dụng điều hoà biểu hiện gene trong Bảng 3.2:

* Một số ví dụ khác về ứng dụng điều hoà biểu hiện gene:

- Y – dược học: Kích hoạt và làm tăng gene CX3CR1 là một liệu pháp đang được nghiên cứu nhằm điều trị Alzheimer trong tương lai; Thuốc kích hoạt gene MC4R, loại gene có tác dụng ngăn chặn sự thèm ăn, bảo vệ khỏi bệnh béo phì, tiểu đường loại 2 và bệnh tim; 3,3’-diindolylmethane (DIM) được xác định là chất có khả năng ức chế hình thành màng sinh học ở vi khuẩn gây sâu răng S. mutans; tạo chủng vi khuẩn S. gordonii chuyển gene và mang trình tự điều hòa giúp tăng cường biểu hiện kháng thể và kháng nguyên, cung cấp nguyên liệu sản xuất vaccine đường uống;…

- Nông nghiệp: Ứng dụng hormone Altrenogest (Progesterone nhân tạo) gây lên giống đồng loạt được sử dụng trong lợn nái để gây động dục đồng thời và rụng trứng đồng thời giúp tăng tỉ lệ rụng trứng và tăng tỉ lệ mang thai nhưng không ảnh hưởng đến tỉ lệ sống của lợn; Để cải tiến khả năng chịu hạn của lúa Oryza sativa, các nhà khoa học Việt Nam đã thiết kế vector chuyển gene mã hóa protein điều hòa và promoter vào giống lúa Chành Trụi giúp tăng cường biểu hiện các gene liên quan với đáp ứng hạn ở cây lúa chuyển gene;…

- Công nghệ sinh học: Bổ sung L-tryptophan vào môi trường nuôi cấy với nồng độ 500 µg/mL làm tăng đáng kể khả năng sinh tổng hợp IAA ngoại bào của các chủng Arthrospira sp. (ARH) và Oscillatoria sp. (OSK);…