Hãy nêu các ứng dụng thực tế liên quan đến cơ chế điều hoà biểu hiện gene trong kiểm soát mật độ tế bào ở vi khuẩn hoặc tăng hiệu quả sản xuất protein tái tổ hợp.

Cơ chế điều hoà biểu hiện gene ở operon lac của E. coli:

- Khi môi trường không có lactose: Gene điều hoà lacI tổng hợp protein ức chế → Protein ức chế bám vào vùng operator (O) → Enzyme RNA polymerase không di chuyển được → Các gene cấu trúc không được phiên mã dẫn đến không tổng hợp được enzyme chuyển hóa lactose.

- Khi môi trường có lactose: Gene điều hoà lacI tổng hợp protein ức chế → 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), trượt qua vùng O đến vị trí các gene cấu trúc để tiến hành phiên mã → Các gene cấu trúc phiên mã đến đâu được dịch mã đến đó tạo ra các loại enzyme tham gia vào quá trình chuyển hóa lactose trong môi trường.

a) Khi môi trường không có lactose, protein ức chế được gene điều hòa mã hóa liên kết với vùng O của operon lac khiến enzyme RNA polymerase không di chuyển được nên các gene cấu trúc của operon lac không được phiên mã. 

b) Khi môi trường có lactose, một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose là allolactose, allolactose này bám vào protein ức chế khiến protein ức chế bị bất hoạt dẫn đến không liên kết được với vùng O. Nhờ vậy, enzyme RNA polymerase có thể liên kết với vùng P, trượt qua vùng O đến vị trí các gene cấu trúc để tiến hành phiên mã.