Lac Operón Discovery and Function

Hän Lac -operoni Se on ryhmä rakennegeenejä, joilla on koodaava funktio laktoosin aineenvaihduntaan osallistuville proteiineille. Ne ovat geenejä, jotka on järjestetty peräkkäin melkein kaikkien bakteerien genomissa ja joita on tutkittu erityisellä ponnistelulla "malli" -bakteerissa Escherichia coli.

Lac Opeon oli, että Jacobin ja Monodin vuonna 1961 käyttämä malli geneettisten järjestelyjen ehdotukseen Opeonin muodossa. Heidän teoksissaan nämä kirjoittajat kuvasivat, kuinka yhden tai useamman geenin ilmentyminen voisi "valoa" tai "mennä ulos" molekyylin (esimerkiksi laktoosi) läsnäolon seurauksena kasvualustassa.

Yleinen Opeon -järjestelmä. Tereseik. G3pro -kuvan johdettu työ. Alejandro Porton espanjalainen käännös. [CC by (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0)]

Bakteereilla, jotka kasvavat rikkaissa väliaineissa hiiliyhdisteissä tai muissa sokereissa kuin laktoosissa, kuten glukoosissa ja galaktoosissa.

Sitten laktoosin puuttuessa operaattori on "pois päältä", estäen RNA -polymeraasia transkriptoimasta geenisegmenttiä, joka vastaa Lac Opeonia. Kun solu "havaitsee" laktoosin läsnäolon, opeoni aktivoituu ja nämä geenit yleensä kirjoitetaan, mikä tunnetaan operaattorin "sytytyksenä".

Kaikki operonigeenit käännetään yhdeksi Messenger RN -molekyyliksi.

[TOC]

Löytö

Jacobin ja Monodin teoria kehittyi tilanteessa, jossa DNA: n rakenteesta tiedettiin hyvin vähän. Ja on vain kahdeksan vuotta ennen kuin Watson ja Crick olivat tehneet ehdotuksensa DNA: n ja RNA: n rakenteesta, joten lähettiläät ovat tuskin tunteneet toisiaan.

Voi palvella sinua: Mesénquima

Jaakob ja Monod 1950 -luvulla olivat jo osoittaneet, että bakteerilaktoosimetabolia säädettiin geneettisesti kahdella hyvin spesifisella olosuhteella: laktoosin läsnäolo ja puuttuminen.

Molemmat tutkijat olivat havainneet, että proteiini, jolla oli samanlaiset ominaisuudet kuin alosteerinen entsyymi, pystyi havaitsemaan laktoosin läsnäolon keskellä ja että sokerin havaitsemisen jälkeen stimuloidaan kahden entsyymin transkriptiota: permease laktoosi ja toinen galaktosidaasi on.

Nykyään tiedetään, että permease harjoittaa toimintoja laktoosin kuljettamisessa soluun ja että galaktosidaasi on välttämätön "rikkoutumisen" tai "leikkaamiseksi" laktoosimolekyyli glukoosissa ja galaktoosissa, jotta solu voi hyödyntää tätä disakkaridia ITS: ssä sen suhteen ainesosat.

Lähellä 1960 -luvua oli jo määritetty, että permeasa ja galaktosidaasilaktoosi koodasivat kahdella vierekkäisellä geneettisellä sekvenssillä, Z -alueella ja alueella ja vastaavasti, vastaavasti.

Operón Lac on osa bakteerin genomia Escherichia coli. Lähde: Niaid [CC 2: lla.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/2.0)] Wikimedia Commonsin kautta

Lopuksi, vuonna 1961, Jacob ja Monod esittivät geneettisen mallin, joka koostui viidestä geneettisestä elementistä:

- Promoottori

- Operaattori ja

- Z -geenit ja ja.

Kaikki nämä segmentit kääntyvät yhdeksi lähettilään RNA: ksi ja sisältävät olennaiset osat käytännössä määrittelemään kaikki bakteerioperaattorit luonnossa.

Kokeet ja geneettinen analyysi

Jaakob, Monod ja hänen yhteistyökumppaninsa tekivät monia kokeita bakteerisolujen kanssa, joilla oli mutaatioita, jotka tekivät kantoista kyvyttömyyttä metaboloimaan laktoosia. Tällaiset kannat tunnistettiin kannan nimellä ja vastaavalla mutaatiolla.

Tällä tavoin tutkijat pystyivät tunnistamaan, että LacZ-geenien mutaatiot, jotka koodaavat β-galaktosidaasia ja lacya, joka koodaa permeaasia laktoosia, tuottivat LAC-tyypin bakteereja-, toisin sanoen bakteerit eivät pysty metaboloimaan laktoosia.

Se voi palvella sinua: Donaxin ympärillä

Myöhemmin määritettiin ”geneettinen kartoitus”, joka käyttää restriktioentsyymejä, geenien sijainti eri kannoissa määritettiin tosiasia, jonka ansiosta annettiin selvittää, että kolme lacz-, lacy- ja laca -geeniä löytyy (siinä järjestyksessä) bakteerikromosomissa A: ssa Vierekkäisiä geenejä.

Toisen proteiinin, nimeltään repressiivisen proteiinin, olemassaolo, jota ei välttämättä pidetä operaattorin "osana", selvitettiin Laci -nimisen geenin mutaatioiden avulla-. Tämä koodaa proteiinia, joka sitoutuu operaattorin ”operaattorin” alueelle ja välttää geenien transkription β-galaktosidaasin ja permeaatin laktoosin suhteen.

Sanotaan.

Operon Lac -operaatiojärjestelmä (lähde: Barbarossa Hollannin Wikipediassa [CC BY-SA (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/)] Wikimedia Commonsin kautta)

Bakteerikannat, joilla on mutaatio, ilmenevät "konstitutiivisesti" lacz-, lcy- ja lakki.

Monet näistä havainnoista vahvistettiin siirtämällä LACI +- ja LacZ+ -geenit bakteerisoluun, joka ei tuottanut näiden geenien koodaavia proteiineja laktoosin väliaineeseen.

Koska "transformoituneet" bakteerit tällä tavalla tuottivat vain β-galaktosidaasientsyymin laktoosin läsnä ollessa, koe vahvisti, että Laci-geeni oli tärkeä Lac Opeonin ilmentymisen säätelyssä.

Funktio

Lac Opeon säätelee niiden geenien transkriptiota, jotka ovat välttämättömiä bakteerien rinnastamiseksi laktoosiksi hiilen ja energian lähteenä. Näiden geenien transkriptio tapahtuu kuitenkin vasta, kun pääenergian lähde vastaa galaktosidihiilihydraatteja.

Voi palvella sinua: henkitorven hengitys

Bakteerisoluissa on mekanismeja, jotka säätelevät LAC -käyttögeenien ilmentymistä, kun ne ovat glukoosin tai minkä tahansa muun "helpon" sokerin läsnäollessa metaboloimiseksi.

Näiden sokerien metabolisointi merkitsee niiden kuljetusta solun sisätiloihin ja niiden takaosaan tai prosessointiin.

Laktoosia käytetään bakteerien vaihtoehtoisena energialähteenä, auttaen niitä selviytymään myös muiden energialähteiden jälkeen, kuten glukoosi.

Lac Opeon -malli oli ensimmäinen tämän tyyppinen geneettinen järjestelmä, joka on selvitettävä, ja siksi se oli perusta monien muiden mikro -organismien genomin kuvaamiselle.

Tämän järjestelmän tutkimuksen avulla DNA: hon sitoutuvien "repressor" -proteiinien toiminnan tuntemus. Edistymistä edistyi myös alesteristen entsyymien ymmärtämisessä ja miten ne toimivat valikoivasti tunnistettaessa yhtä tai toista substraattia.

Toinen tärkeä edistysaskel, joka syntyi Lac Opeonin tutkimuksesta, oli ARNS -lähettiläiden toimivan tärkeän toiminnan perustaminen DNA: sta löydettyjen ohjeiden kääntämiseksi ja myös askeleena ennen proteiinisynteesiä.

Viitteet

1. Griffiths, a. J -., Wessler, S. R -., Lewontin, R. C., Gelbart, W. M., Suzuki, D. T., & Miller, J. H. (2005). Johdatus geenianalyysiin. Macmillan.
2. Hartwell, L., Goldberg, m. Lens., Fischer, J. -Lla., Luuku, l. JA., & Aquadro, c. F. (2008). Genetiikka: Genomien geeneistä (PP. 978-0073227382). New York: McGraw-Hill.
3. Lewis, m. (2013). Allostery ja Lac -operoni. Journal of Molecular Biology, 425(13), 2309-2316.
4. Müller-Hill, b., & Oehler, S. (1996). LAC -operoni (PP. 66-67). New York :: Walter de Gruyter.
5. Parker, J. (2001). Lac -operoni.
6. Yildirim, n., & Kazanci, c. (2011). Deterministinen ja stokarinen simulointi ja biokemiallisten reaktioverkkojen analyysi: laktoosi OPEEN -esimerkki Esimerkki. Entsymologian menetelmissä (VOL. 487, s. 371-395). Akateeminen lehdistö.