Lac operón oppdagelse og funksjon

Han LAC Operon Det er en gruppe strukturelle gener som har kodingsfunksjonen for proteiner involvert i laktosemetabolisme. De er gener som bestilles fortløpende i genomet til nesten alle bakterier og har blitt studert med spesiell innsats i "modellen" -bakterien Escherichia coli.

Lac Opeon var at modellen som ble brukt av Jacob og Monod i 1961 for pålegg om genetiske arrangementer i form av en opeone. I sine verk beskrev disse forfatterne hvordan uttrykket av ett eller flere gener kunne "lyse" eller "gå ut" som et resultat av tilstedeværelsen av et molekyl (for eksempel laktose) i vekstmediet.

General Opeon Scheme. Tereseik. G3PRO -bildeavledet arbeid. Alejandro Portos spanske oversettelse. [CC av (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/3.0)]

Bakterier som vokser i rike medier i karbonforbindelser eller andre sukkerer enn laktose, som glukose og galaktose, har veldig lave mengder proteiner som er nødvendige for metabolisering av laktose.

Deretter, i mangel av laktose, er operatøren "av", og forhindrer RNA -polymerasen fra å transkribere gensegmentet som tilsvarer LAC opeon. Når cellen "oppfatter" tilstedeværelsen av laktos.

Alle operongener blir oversatt til et enkelt molekyl av Messenger RN.

[TOC]

Oppdagelse

Jacob og Monods teori utviklet seg i en sammenheng der veldig lite var kjent om DNA -strukturen. Og det er at bare åtte år før Watson og Crick hadde kommet med sitt forslag om strukturen til DNA og RNA, så budbringerne har knapt kjent hverandre.

Kan tjene deg: mesénquima

Jacob og Monod på 1950 -tallet hadde allerede vist at bakteriell laktosemetabolisme var genetisk regulert av to veldig spesifikke forhold: tilstedeværelsen og fraværet av laktose.

Begge forskere hadde observert at et protein med lignende egenskaper som et alosterisk enzym var i stand til å oppdage tilstedeværelsen av laktose i midten, og at når sukkeret er oppdaget, blir transkripsjonen av to enzymer stimulert: en permease laktose og en annen galaktosidase.

I dag er det kjent at permease -øvelsene fungerer i transport av laktose inn i cellen og at galaktosidase er nødvendig for å "bryte" eller "kutte" laktosemolekylet i glukose og galaktose, slik at cellen kan dra nytte av dette disakkaridet i dets bestanddeler.

Nær 1960 -tallet hadde det allerede blitt bestemt at permeasa og galaktosidase -laktose ble kodifisert av to tilstøtende genetiske sekvenser, Z -regionen og regionen og henholdsvis.

Operón Lac er en del av bakterien Genomet Escherichia coli. Kilde: Niaid [CC av 2.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/2.0)], via Wikimedia Commons

Til slutt, i 1961, presenterte Jacob og Monod en genetisk modell sammensatt av fem genetiske elementer:

- En promotør

- En operatør og

- Z -genene, og og til.

Alle disse segmentene oversettes til et enkelt messenger -RNA og inkluderer de essensielle delene for å praktisk talt definere enhver bakterieoperatør i naturen.

Eksperimenter og genetisk analyse

Jacob, Monod og hans samarbeidspartnere gjorde mange eksperimenter med bakterieceller som hadde mutasjoner som gjorde at stammene ikke var i stand til å metabolisere laktose. Slike stammer ble identifisert med navnet på belastningen og den tilsvarende mutasjonen de hadde.

På denne måten var forskerne i stand til å identifisere at mutasjonene i LACZ-genene, som koder for ß-galaktosidase, og Lacy, som koder for permease-laktosen, produserte bakterier av LAC-typen-, det vil si at bakterier ikke i stand til å metabolisere laktose.

Det kan tjene deg: rundt Donax

Fra "genetisk kartlegging" ved bruk av restriksjonsenzymer ble plasseringen av genene i de forskjellige stammene deretter bestemt, et faktum som tillot å fastslå at de tre lacz-, lacy- og laca -generene blir funnet (i den rekkefølgen) i bakteriekromosomet i en Gruppe av tilstøtende gener.

Eksistensen av et annet protein, kalt undertrykkende protein, som ikke nødvendigvis anses som "del" av operatøren, ble belyst gjennom mutasjoner av et gen kalt LACI-. Dette koder for et protein som binder seg til "operatør" -regionen i operatøren og unngår transkripsjon av genene for ß-galaktosidase og permease laktose.

Det sies at dette proteinet ikke er en del av genene som utgjør lac opeon, ettersom de faktisk er lokalisert "oppstrøms" av sistnevnte og blir transkribert i forskjellige budbringere RNA.

Operon LAC Operation Scheme (Kilde: Barbarossa på Dutch Wikipedia [CC BY-SA (http: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/)] via Wikimedia Commons)

Bakteriestammene som har mutasjonen Laci- uttrykker "konstitutivt" lacz, lcy og lacque.

Mange av disse observasjonene ble bekreftet ved overføring av LACI+ og LACZ+ gener til en bakteriecelle som ikke produserte proteinene som er kodet av disse genene i et laktosemedium.

Siden de "transformerte" bakteriene på denne måten bare produserte ß-galaktosidaseenzymet i nærvær av laktose, bekreftet eksperimentet at LACI-genet var viktig for regulering av uttrykket av LAC opeon.

Funksjon

Lac opeon regulerer transkripsjonen av genene som er nødvendige for at bakterier skal assimilere laktose som en kilde til karbon og energi. Imidlertid forekommer transkripsjonen av disse genene bare når den viktigste energikilden tilsvarer galaktosidkarbohydrater.

Kan tjene deg: luftrøret

I bakterieceller er det mekanismer som regulerer uttrykket av LAC -operasjonsgenene når de er i nærvær av glukose eller noe annet "enkelt" sukker for å metabolisere.

Metaboliseringen av disse sukkerene innebærer transport til det cellulære interiøret og deres bakre brudd eller prosessering.

Laktose brukes som en alternativ energikilde for bakterier, og hjelper dem med å overleve selv etter at andre energikilder er utmattet som glukose.

Lac opeon -modellen var det første genetiske systemet av denne typen som ble belyst, og tjente derfor som grunnlag for å beskrive mange andre operoner i genomet til forskjellige typer mikroorganismer.

Med studiet av dette systemet er kunnskapen om funksjonen til "repressor" proteiner som binder seg til DNA. Det ble også gjort fremskritt i forståelsen av de alestheriske enzymer og hvordan de virker selektivt når de gjenkjenner det ene eller det andre underlaget.

Et annet viktig fremskritt som oppsto fra studien av Lac Opeon var etableringen av den avgjørende funksjonen som ARNS -budbringere spilte for å oversette instruksjonene som ble funnet i DNA, og også som et skritt før proteinsyntese.

Referanser

1. Griffiths, a. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, w. M., Suzuki, d. T., & Miller, J. H. (2005). En introduksjon til genetisk analyse. Macmillan.
2. Hartwell, l., Goldberg, m. L., Fischer, J. TIL., HOOD, l. OG., & Aquadro, C. F. (2008). Genetikk: Fra genomgener (PP. 978-0073227382). New York: McGraw-Hill.
3. Lewis, m. (2013). Allostery og LAC -operonet. Journal of Molecular Biology, 425(13), 2309-2316.
4. Müller-Hill, f., & Oehler, S. (nitten nittiseks). LAC -operonet (PP. 66-67). New York :: Walter de Gruyter.
5. Parker, J. (2001). LAC Operon.
6. Yildirim, n., & Kazanci, C. (2011). Deterministisk og stokartisk simulering og analyse av biokjemiske reaksjonsnettverk: Laktose opeoneksempel. I metoder i enzymologi (Vol. 487, s. 371-395). Akademisk presse.