Lac operón ontdekking en functie

Hij Lac operon Het is een groep structurele genen die de coderingsfunctie hebben voor eiwitten die betrokken zijn bij het lactosemetabolisme. Het zijn genen die achtereenvolgens worden geordend in het genoom van bijna alle bacteriën en zijn bestudeerd met speciale inspanning in het "model" bacterie Escherichia coli.

Het lac -opeon was dat het model dat door Jacob en Monod in 1961 werd gebruikt voor de propositie van genetische arrangementen in de vorm van een opeone. In hun werken beschreven deze auteurs hoe de expressie van een of meer genen zou kunnen "licht" of "uitgaan" als gevolg van de aanwezigheid van een molecuul (bijvoorbeeld lactose) in het groeimedium.

Algemeen Opeon -schema. Tereseik. G3Pro -beeld afgeleid werk. Alejandro Porto's Spaanse vertaling. [CC door (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)]

Bacteriën die groeien in rijke media in koolstofverbindingen of andere suikers dan lactose, zoals glucose en galactose, hebben zeer lage hoeveelheden van de eiwitten die nodig zijn voor de metabolisatie van lactose.

Vervolgens is de operator bij afwezigheid van lactose "uit", waardoor het RNA -polymerase niet het genensegment transcribeert dat overeenkomt met het lac -opon. Wanneer de cel de aanwezigheid van lactose "waarneemt", wordt de opeone geactiveerd en worden deze genen normaal gesproken getranscribeerd, die bekend staat als de "ontsteking" van de operator.

Alle operingen worden vertaald in een enkel molecuul van messenger RN.

[TOC]

Ontdekking

De theorie van Jacob en Monod ontwikkelde zich in een context waar heel weinig bekend was over de structuur van DNA. En het is dat slechts acht jaar voordat Watson en Crick hun voorstel hadden gedaan over de structuur van DNA en RNA, dus de boodschappers hebben elkaar nauwelijks gekend.

Kan u van dienst zijn: Mesénquima

Jacob en Monod hadden in de jaren 1950 al aangetoond dat bacteriële lactosemetabolisme genetisch werd gereguleerd door twee zeer specifieke omstandigheden: de aanwezigheid en afwezigheid van lactose.

Beide wetenschappers hadden opgemerkt dat een eiwit met vergelijkbare kenmerken als een alosterisch enzym in staat was om de aanwezigheid van lactose in het midden te detecteren en dat zodra de suiker wordt gedetecteerd, de transcriptie van twee enzymen wordt gestimuleerd: een permease -lactose en een andere galactosidase en een andere galactosidase.

Tegenwoordig is het bekend dat de permease -oefeningen functioneren bij het transport van lactose in de cel en dat galactosidase nodig is om het lactosemolecuul in glucose en galactose te "breken" of te "snijden" samenstellende delen.

Nabij de jaren zestig was al vastgesteld dat de permeasa en galactosidase lactose werden gecodificeerd door twee aangrenzende genetische sequenties, het z -gebied en het gebied en, respectievelijk.

Operón lac maakt deel uit van het bacterie -genoom Escherichia coli. Bron: Niaid [CC door 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/2.0)], via Wikimedia Commons

Ten slotte presenteerden Jacob en Monod in 1961 een genetisch model bestaande uit vijf genetische elementen:

- Een promotor

- Een operator en

- de z -genen, en en naar.

Al deze segmenten vertalen zich in een enkel messenger -RNA en omvatten de essentiële onderdelen om elke bacteriële operator in de natuur virtueel te definiëren.

Experimenten en genetische analyse

Jacob, Monod en zijn medewerkers deden veel experimenten met bacteriecellen die mutaties bezaten die de stammen niet in staat maakten om lactose te metaboliseren. Dergelijke stammen werden geïdentificeerd met de naam van de stam en de overeenkomstige mutatie die ze bezaten.

Op deze manier konden de onderzoekers identificeren dat de mutaties in de LACZ-genen, die codeert voor β-galactosidase, en Lacy, die codeert voor de permease-lactose, bacteriën van het lac-type produceerden-, dat wil zeggen, bacteriën die niet in staat zijn om lactose te metaboliseren.

Het kan je van dienst zijn: rond Donax

Van "genetische mapping" met behulp van restrictie -enzymen, werd de locatie van de genen in de verschillende stammen vervolgens bepaald, een feit dat toestemming gaf om vast te stellen dat de drie lacz-, Lacy- en laca -genen worden gevonden (in die volgorde) in het bacteriële chromosoom in een Groep aangrenzende genen.

Het bestaan ​​van een ander eiwit, repressief eiwit genoemd, dat niet noodzakelijkerwijs wordt beschouwd als "deel" van de operator, werd opgehelderd door mutaties van een gen genaamd laci-. Dit codeert voor een eiwit dat bindt aan het "operator" -gebied in de operator en vermijdt de transcriptie van de genen voor β-galactosidase en de permease lactose.

Er wordt gezegd dat dit eiwit geen deel uitmaakt van de genen die het lac -opeon vormen, omdat ze zich eigenlijk "stroomopwaarts" van de laatste bevinden en worden getranscribeerd in verschillende boodschappers RNA.

Operon Lac Operation Scheme (Bron: Barbarossa bij Nederlandse Wikipedia [CC BY-SA (http: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/)] via Wikimedia Commons)

De bacteriestammen die de mutatie hebben, brengen de lacz, lcy en lacque "constitutief" tot expressie.

Veel van deze waarnemingen werden bevestigd door overdracht van de LACI+ en LACZ+ -genen naar een bacteriële cel die niet de eiwitten produceerde die door deze genen in een lactosemedium werden gecodeerd,.

Omdat de "getransformeerde" bacteriën op deze manier alleen het β-galactosidase-enzym produceerden in aanwezigheid van lactose, bevestigde het experiment dat het LACI-gen belangrijk was voor de regulatie van de expressie van het lac-opeon.

Functie

Het LAC OPEON reguleert de transcriptie van de genen die nodig zijn voor bacteriën om lactose te assimileren als een bron van koolstof en energie. De transcriptie van deze genen treedt echter alleen op wanneer de belangrijkste energiebron overeenkomt met galactoside -koolhydraten.

Kan u van dienst zijn: tracheale ademhaling

In bacteriecellen zijn er mechanismen die de expressie van de LAC -operationele genen reguleren wanneer ze in aanwezigheid van glucose of een andere "gemakkelijke" suiker zijn om te metaboliseren.

De metabolisatie van deze suikers impliceert hun transport naar het cellulaire interieur en hun achterbreuk of verwerking.

Lactose wordt gebruikt als een alternatieve energiebron voor bacteriën, waardoor ze kunnen overleven, zelfs nadat andere energiebronnen zijn uitgeput, zoals glucose.

Het Lac Opeon -model was het eerste genetische systeem van dit type dat moest worden opgehelderd en diende daarom als basis voor het beschrijven van vele andere operonen in het genoom van verschillende soorten micro -organismen.

Met de studie van dit systeem, de kennis van het functioneren van "repressor" -eiwitten die bindt aan DNA. Er werd ook vooruitgang geboekt in het begrip van de alestherische enzymen en hoe ze selectief handelen bij het herkennen van een of het andere substraat.

Een andere belangrijke vooruitgang die voortkwam uit de studie van het lac -opeon was de oprichting van de cruciale functie die de ARNS -boodschappers speelden om de instructies in het DNA te vertalen en ook als een stap voorafgaand aan eiwitsynthese.

Referenties

1. Griffiths, een. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, W. M., Suzuki, D. T., & Miller, J. H. (2005). Een inleiding tot genetische analyse. Macmillan.
2. Hartwell, l., Goldberg, m. L., Fischer, J. NAAR., Hood, l. EN., & Aquadro, c. F. (2008). Genetica: van genomen genen (PP. 978-0073227382). New York: McGraw-Hill.
3. Lewis, m. (2013). Allostery en de lac operon. Journal of Molecular Biology, 425(13), 2309-2316.
4. Müller-hill, b., & Oehler, s. (1996). De lac operon (pp. 66-67). New York :: Walter de Gruyter.
5. Parker, J. (2001). Lac operon.
6. Yildirim, n., & Kazanci, c. (2011). Deterministische en stochartische simulatie en analyse van biochemische reactienetwerken: het voorbeeld van lactose opeon voorbeeld. In methoden in enzymologie (vol. 487, pp. 371-395). Academische pers.