Opeón ontdekking, model, classificatie, voorbeelden

A Operon Het bestaat uit een groep opeenvolgende geordende genen die met elkaar worden gereguleerd, die coderen voor eiwitten die functioneel gerelateerd zijn en die worden gevonden in het hele genoom van bacteriën en "voorouderlijke" genomen.

Dit regulatiemechanisme werd beschreven door F. Jacob en J. Monod in 1961, een feit dat hen in 1965 de Nobelprijs voor fysiologie en geneeskunde opleverde. Deze onderzoekers stelden en demonstreerden het functioneren van de operaten via de genen die ze coderen voor de enzymen die nodig zijn door Escherichia coli Voor het gebruik van lactose.

Grafisch schema van een DNA -streng met de genen die het lactose -operon (promotor, operator, lacz, lacy, lak en terminator) omvatten (Bron: Llull ~ commonswiki via Wikimedia Commons)

De operaten zijn verantwoordelijk voor het coördineren van eiwitsynthese volgens de behoeften van elke cel, dat wil zeggen dat ze zich alleen tot uitdrukking brengen om eiwitten te genereren op dat moment en exacte plaats waar ze nodig zijn.

De genen in de operaten zijn in het algemeen. Dit kan de synthese zijn van aminozuren, van energie in de vorm van ATP, van koolhydraten, enz.

De operaten worden ook vaak gevonden in eukaryotische organismen, maar in tegenstelling tot prokaryotische organismen, in eukaryoten wordt het operatorgebied niet getranscribeerd als een enkel molecuul van messenger RNA.

[TOC]

Ontdekking

De eerste belangrijke opmars in termen van operaten door François Jacob en Jacques Monod was om het probleem van "enzymatische aanpassing" te concentreren, die alleen bestond uit het uiterlijk van een specifiek enzym wanneer de cel in aanwezigheid van een substraat was.

Een dergelijke celrespons op substraten was vele jaren geleden in bacteriën waargenomen. De onderzoekers vroegen zich echter af hoe de cel precies bepaalde welk enzym moet synthetiseren om het substraat te metaboliseren.

Jacob en Monod merkten op dat bacteriecellen, in aanwezigheid van koolhydraten van het galactose-type, 100 keer meer β-galactosidase produceerden dan in normale omstandigheden. Dit enzym is wat verantwoordelijk is voor het ontbinden van β-galactosiden zodat de cel er metabolisch gebruik van maakt.

Het kan u van dienst zijn: Filiale generatie: definitie en uitleg

Aldus noemden beide onderzoekers galactoside-koolhydraten als "inductoren", omdat ze verantwoordelijk waren voor het induceren van een toename van de synthese van β-galactosidase.

Evenzo vonden Jacob en Monod een genetisch gebied met drie genen die op een gecoördineerde manier werden geregeld: het Z-gen, codering voor het β-galactosidase-enzym; het gen en, codering voor het permeasa lactose -enzym (transport van galactosiden); en het A -gen, dat codeert voor het transacethylase -enzym, dat ook essentieel is voor de assimilatie van galactosiden.

Door de daaropvolgende genetische analyse verduidelijkten Jacob en Monod alle aspecten van de genetische controle van het lactose -operon, waaruit hij concludeerde dat het segment van Z -genen, en om een ​​enkele genetische eenheid te vormen met gecoördineerde expressie, wat zij definieerden als "Opeón".

Operon -model

Het werkmodel werd precies voor het eerst beschreven in 1965 door Jacob en Monod om de regulatie van genen te verklaren die worden getranscribeerd en getranscribeerd voor de enzymen die nodig zijn in Escherichia coli Om lactose te metaboliseren als een energiebron.

Deze onderzoekers stelden voor dat de transcripties van het gen of de set genen die achtereenvolgens worden gereguleerd door twee elementen: 1) een regulerend gen of repressorgen 2) en een operator of operationele genoperator.

Het operationele gen is altijd naast de structurele genen waarvan de expressie verantwoordelijk is voor het reguleren, terwijl het repressorgen codeert voor een eiwit dat "repressor" wordt genoemd dat bindt aan de operator en zijn transcriptie voorkomt.

Transcriptie wordt onderdrukt wanneer de repressor is gekoppeld aan het operatorgen. Op deze manier wordt de genetische expressie van de genen die de enzymen codificeren die nodig zijn om lactose te assimileren niet tot expressie gebracht en kan het disaccharide daarom niet metaboliseren.

Kan u van dienst zijn: Postmendeliaans erfgoed: hoofdtheorieën Lactose Operationele operationele schema via zijn verschillende controlelementen. Dit is de "model" -operator die door biologie -leraren wordt gebruikt om het functioneren van deze genen te onderwijzen (Bron: Tereseik. G3Pro -beeld afgeleid werk. Alejandro Porto's Spaanse vertaling. [CC door (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)] via Wikimedia Commons)

Momenteel is het bekend dat de binding van de repressor aan de operator, met sterische mechanismen, vermijdt dat het RNA -polymerase zich aansluit bij de promotorplaats om de genen te transcriberen.

De site van de promotor is de "site" die RNA -polymerase herkent om de genen aan te sluiten en te transcriberen. Niet in staat zijn om deel te nemen kan geen van de sequentiegenen transcriberen.

Het operationele gen is tussen een genetisch gebied van de sequentie die bekend staat als promotor en structurele genen. Jacob en Monod hebben deze regio echter niet in hun tijd geïdentificeerd.

Het is momenteel bekend dat de volledige sequentie die het structurele gen of de genen, de operator en de promotor omvat, in wezen is wat een "opeone" is.

Operonsclassificatie

De operaten worden alleen geclassificeerd in drie verschillende categorieën die afhankelijk zijn van de manier waarop ze reguleren, dat wil zeggen, sommige worden continu uitgedrukt (constitutief), anderen hebben een specifiek molecuul of factor nodig om te activeren (induceerbaar) en andere worden continu uitgedrukt totdat de inductor is uitgedrukt (herstelbaar).

De drie soorten operons zijn:

Induceerbaar opon

Dit type opeons worden gereguleerd door moleculen in de omgeving zoals aminozuren, suikers, metabolieten, enz. Deze moleculen staan ​​bekend als inductors. Als het molecuul dat als een inductor fungeert, de operongenen niet actief worden getranscribeerd.

In induceerbare operaten bindt de vrije repressor aan de operator en vermijdt de transcriptie van de genen die in het opon worden gevonden. Wanneer de inductor wordt samengevoegd met de repressor, wordt een complex gevormd dat niet kan worden samengevoegd met de repressor en daarom worden de operongenen vertaald.

Het kan u van dienst zijn: Haploins Supply

Herstelbare opon

Deze operonen zijn afhankelijk van specifieke moleculen: aminozuren, suikers, cofactoren of transcriptiefactoren, onder andere. Deze staan ​​bekend als gecorrigeerde en handelen volledig tegenover de inductoren.

Pas wanneer de gecorrigeerde iemand zich bij de repressor voegt, stopt de transcriptie en dus gebeurt de transcriptie van de genen in de opeone niet. Dan stopt de transcriptie van een opdruk opeone alleen met de aanwezigheid van de gecorrigeerde.

Constitutief opon

Dit soort operaten zijn niet gereguleerd. Ze worden constant actief getranscribeerd en, in het geval dat enige mutatie die de sequentie van deze genen beïnvloedt, kan de levensduur van de cellen die ze bevatten, worden beïnvloed en meestal de geprogrammeerde celdood veroorzaken.

Voorbeelden

Het eerste en meest erkende voorbeeld van de functie van een operon is de operator Lik (lactose). Dit systeem is verantwoordelijk voor het transformeren van lactose, een disaccharide, in glucose- en galactose -monosachariden. In dit proces handelen drie enzymen:

- Β-galactosidase, verantwoordelijk voor het omzetten van lactose in glucose en galactose.

- Permease lactose, belast met het transport van lactose van het extracellulaire medium naar de cel en

- Transceilase, dat tot het systeem behoort, maar een onbekende functie heeft

De operon Trp (tryptofaan) van Escherichia coli Regelt de synthese van tryptofaan, met als voorloper van corisminezuur. Binnen deze opeone zijn de genen voor vijf eiwitten die worden gebruikt voor de productie van drie enzymen:

- Het eerste enzym, gecodeerd door de genen E en D, katalyseert de eerste twee reacties van de triptofaanroute en staat bekend als synthesase antranilaat

- Het tweede enzym is glycerolfosfaat en katalyz

- Het derde en laatste enzym is de synthetase-tryptofaan, die de leiding heeft over het produceren van de tryptofaan uit indol-glycerolfosfaat en serine (dit enzym is het product van genen B en a) a)

Referenties

1. Blumenthal, T. (2004). Opent in eukaryoten. Briefings in functionele genomics, 3(3), 199-211.
2. Gardner, E. J., Simmons, m. J., Snustad, p. D., & Santana Calderón,. (2000). Principes van genetica. Principes van genetica.
3. Osbourn, een. EN., & Field, B. (2009). Geopend. Cellular and Molecular Life Sciences, 66 (23), 3755-3775.
4. Shapiro, J., Machattie, l., Eron, l., Ihler, g., Ips, k., & Beckwith, J. (1969). Isolatie van pure lac opeon DNA. Natuur, 224 (5221), 768-774.
5. Suzuki, D. T., & Griffiths, een. J. (1976). Een inleiding tot genetische analyse. WH Freeman en gezelschap.