Năm 1961 Jacob và Jacques Monod nảy ra ý tưởng cho rằng việc kiểm soát các mức enzyme biểu hiện gen trong các tế bào là kết quả của việc điều chỉnh phiên mã của các chuỗi DNA. Các ý tưởng và thí nghiệm của họ đã tạo động lực cho việc xuất hiện lãnh vực sinh học phát triển của phân tử, và nhất là của sự điều chỉnh phiên mã (transcriptional regulation).

Trong nhiều năm người ta đã biết rằng tế bào vi khuẩn và những tế bào khác có thể đáp ứng với các điều kiện bên ngoài bằng việc điều chỉnh các mức enzyme chuyển hóa (metabolic enzyme) chủ yếu của chúng, và hoạt động của những enzyme này. Chẳng hạn như, nếu một vi khuẩn ở trong một broth (tương đương món súp) chứa lactoza, thay cho glucose đường đơn giản hơn, nó sẽ tự thích nghi với nhu cầu để:

• Nhập lactoza
• Chẻ lactoza thành những thành phần glucose và galactose
• Biến galactose thành glucose.

Người ta cũng biết rằng chính việc các tế bào gia tăng sản xuất các enzyme đã làm những bước này khi hướng về lactoza, thay vì lúc nào cũng sản xuất lãng phí những enzyme này. Các nghiên cứu về việc kiểm soát hoạt động của enzyme được tiến hành nhờ các lý thuyết về tác động dị lập thể (allosteric) của các phân tử nhỏ lên chính phân tử enzyme (mở hoặc tắt nó), tuy nhiên thời đó đã không biết rõ phương pháp kiểm soát việc sản xuất enzyme.

Với việc xác định sớm cấu trúc và tầm quan trọng chủ yếu của DNA, đã trở nên rõ ràng là mọi protein đều được sản xuất theo một cách từ mã gen của chúng, và rằng bước này có thể tạo ra một điểm kiểm soát then chốt. Jacob và Monod đã có những phát hiện về lý thuyết và thí nghiệm quan trọng chỉ ra rằng trong trường hợp hệ thống lactoza nêu trên (trong vi khuẩn E. coli), có những protein đặc thù để ức chế việc phiên mã DNA sang sản phẩm của nó (RNA, mà lần lượt được giải mã thành protein).

Protein ức chế này được tạo ra trong mọi tế bào, kết nối trực tiếp với DNA ở gen mà nó kiểm soát, và ngăn ngừa trên thực tế bộ máy phiên mã không cho tiếp cận DNA. Trong sự hiện diện của lactoza, protein này trói buộc lactoza, làm cho lactoza không còn khả năng liên kết với DNA, và việc ức chế phiên mã được nâng lên. Bằng cách này, một vòng thông tin phản hồi mạnh được xây dựng cho phép bộ sản phẩm protein lactoza tiêu hóa chỉ được thực hiện khi cần thiết.

Việc điều chỉnh hoạt động của gen đã được mở rộng trong rất nhiều phân ngành sinh học phân tử. Các nhà nghiên cứu hiện nay tìm thấy các sự kiện điều chỉnh ở mọi mức độ có thể nhận thức được trong các quá trình thể hiện thông tin di truyền. Trong bộ gen tương đối đơn giản của men bánh mì, (saccharomyces cerevisiae), có 405 trong số 6.419 gen mã hóa protein tham gia trực tiếp vào việc kiểm soát phiên mã, so với 1.938 là enzyme.