Opeón Discovery, model, klasyfikacja, przykłady

A Operon Składa się z grupy kolejno uporządkowanych genów regulowanych ze sobą, które kodują białka, które są funkcjonalnie powiązane i znajdują się w genomie bakterii i genomów „przodków”.

Ten mechanizm regulacji został opisany przez F. Jacob i J. Monod w 1961 r., Fakt, który przyniósł im Nagrodę Nobla na fizjologię i medycynę w 1965 roku. Ci badacze zaproponowali i wykazali funkcjonowanie operatów przez geny, które kodują dla enzymów wymaganych przez Escherichia coli Do użycia laktozy.

Schemat graficzny nici DNA z genami zawierającymi operon laktozy (promotor, operator, LACZ, Lacy, lakier i terminator) (Źródło: Llull ~ Commonswiki przez Wikimedia Commons)

Operaty są odpowiedzialne za koordynację syntezy białek zgodnie z potrzebami każdej komórki, to znaczy wyrażają się tylko do generowania białka w czasie i dokładnym miejscu, w którym są wymagane.

Geny zawarte w operach są ogólnie. Mogą to być synteza aminokwasów, energii w postaci ATP, węglowodanów itp.

Operaty często występują również w organizmach eukariotycznych, w przeciwieństwie do organizmów prokariotycznych, w eukariotach region operatora nie jest transkrybowany jako pojedyncza cząsteczka komunikatora RNA.

[TOC]

Odkrycie

Pierwszym ważnym postępem pod względem operatów przez François Jacoba i Jacquesa Monod było skupienie problemu „adaptacji enzymatycznej”, która polegała na pojawieniu się określonego enzymu tylko wtedy, gdy komórka była w obecności substratu.

Taka odpowiedź komórek na substraty zaobserwowano w bakteriach przez wiele lat temu. Jednak naukowcy zastanawiali się, w jaki sposób komórka ustaliła dokładnie, jaki enzym powinien syntetyzować, aby metabolizować wspomniane podłoże.

Jacob i Monod zaobserwowali, że komórki bakteryjne, w obecności węglowodanów typu galaktozy, wytwarzały 100 razy więcej β-galaktozydazy niż w normalnych warunkach. Ten enzym jest odpowiedzialny za rozkład β-galaktozydy, tak że komórka wykorzystuje je metabolicznie.

Może ci służyć: generowanie filii: definicja i wyjaśnienie

Zatem obaj badacze nazywali galaktozydowe węglowodany jako „induktory”, ponieważ byli odpowiedzialni za indukowanie wzrostu syntezy β-galaktozydazy.

Podobnie Jacob i Monod znaleźli region genetyczny z trzema genami, które były kontrolowane w skoordynowany sposób: gen Z, kodujący enzym β-galaktozydazy; gen i kodowanie enzymu laktozy permasy (transport galaktozydów); i gen A, który koduje enzym transaketylazy, który jest również niezbędny do asymilacji galaktozydów.

Poprzez późniejszą analizę genetyczną Jacob i Monod wyjaśnili wszystkie aspekty genetycznej kontroli operonu laktozy, stwierdzając, że segment genów Z, i stanowi pojedynczą jednostkę genetyczną z skoordynowaną ekspresją, co zdefiniowali jako „opeón”.

Model operonu

Model operacyjny został opisany dokładnie po raz pierwszy w 1965 r Escherichia coli Aby metabolizować laktozę jako źródło energii.

Badacze ci zaproponowali, aby transkrypty genu lub zestaw genów, które są kolejno regulowane przez dwa elementy: 1) gen regulacyjny lub gen represorowy 2) oraz operatora lub operatora genów operacyjnych.

Gen operacyjny jest zawsze obok genów strukturalnych, których ekspresja jest odpowiedzialna za regulację, podczas gdy gen represorowy koduje białko zwane „represorem”, które wiąże się z operatorem i zapobiega jego transkrypcji.

Transkrypcja jest tłumiona, gdy represor jest powiązany z genem operatora. W ten sposób genetyczna ekspresja genów, które kodyfikują enzymy niezbędne do asymilacji laktozy, nie jest wyrażana, a zatem nie może metabolizować wspomnianego disacharydu.

Może ci służyć: Postmendelian Heritage: Główne teorie Schemat pracy laktozy za pośrednictwem różnych elementów sterowania. Jest to operator „modelu” używany przez nauczycieli biologii do nauczania funkcjonowania tych genów (źródło: Tereseik. Praca pochodna obrazu G3Pro. Tłumaczenie hiszpańskie Alejandro Porto. [CC przez (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)] przez Wikimedia Commons)

Obecnie wiadomo, że wiązanie represora z operatorem unika, że ​​mechanizmy steryczne, że polimeraza RNA łączy się z miejscem promotora, aby zacząć transkrybować geny.

Witryna promotora to „strona”, która rozpoznaje polimerazę RNA do przyłączenia się i transkrypcji genów. Brak możliwości dołączenia nie może przepisać żadnego z genów sekwencji.

Gen operacyjny znajduje się między regionem genetycznym sekwencji znanej jako promotor i geny strukturalne. Jednak Jacob i Monod nie zidentyfikowali tego regionu w swoim czasie.

Obecnie wiadomo, że pełna sekwencja obejmująca gen strukturalny lub geny, operator i promotor, jest w istocie to, co stanowi „opeone”.

Klasyfikacja operonów

Operaty są podzielone tylko na trzy różne kategorie, które zależą od sposobu regulacji, to znaczy, niektóre są wyrażane w sposób ciągły (konstytutywny), inne potrzebują określonej cząsteczki lub czynnika do aktywacji (indukowalne), a inne są stale wyrażane, dopóki induktor nie będzie. wyrażone (represyjne).

Trzy rodzaje operonów to:

Indukowalny Opon

Okłady tego typu są regulowane przez cząsteczki w środowisku, takie jak aminokwasy, cukry, metabolity itp. Te cząsteczki są znane jako induktory. Jeśli cząsteczka, która działa jako induktor, geny operonu nie są aktywnie transkrybowane.

W indukowalnych operacjach wolny represor wiąże się z operatorem i unika transkrypcji genów znalezionych w opeon. Gdy induktor jest połączony z represorem, powstaje kompleks, którego nie można połączyć z represorem, a zatem geny operonu są przetłumaczone.

Może ci służyć: Haploins dostaw

Represjonalny opon

Operony te zależą między innymi od określonych cząsteczek: aminokwasów, cukrów, kofaktorów lub czynników transkrypcyjnych. Są one znane jako skorygowane i działają zupełnie naprzeciwko induktorom.

Tylko wtedy, gdy skorygowany łączy represor, transkrypcja zatrzymuje się, a zatem transkrypcja genów zawartych w środku opeone. Następnie transkrypcja represyjnego opeone zatrzymuje się tylko wraz z obecnością skorygowanego.

Konstytutywny opeon

Tego rodzaju operaty nie są regulowane. Są one stale transkrybowane aktywnie, a w przypadku pewnej mutacji, która wpływa na sekwencję tych genów, można wpłynąć na życie komórek, które je zawierają.

Przykłady

Pierwszym i najbardziej rozpoznawalnym przykładem funkcji operonu jest operator GUMILAKA (laktoza). Ten system jest odpowiedzialny za transformację laktozy, disacharydu, w monosacharydach glukozy i galaktozie. W tym procesie działają trzy enzymy:

- Β-galaktozydaza, odpowiedzialna za przekształcenie laktozy w glukozę i galaktozę.

- Permase laktoza, odpowiedzialna za transport laktozy z pożywki pozakomórkowej do komórki i

- Transceilaza, która należy do systemu, ale ma nieznaną funkcję

Operon TRP (tryptofan) Escherichia coli Kontroluje syntezę tryptofanu, mając jako prekursor kwasu korymowego. W tym opeone znajdują się geny dla pięciu białek, które są używane do produkcji trzech enzymów:

- Pierwszy enzym, kodowany przez geny E i D, katalizuje pierwsze dwie reakcje szlaku triptofanowego i jest znany jako antranien syntezazy

- Drugim enzymem jest glicerolfosforan i katalizat

- Trzecim i ostatnim enzymem jest tryptofan syntetazy, odpowiedzialny za wytwarzanie tryptofanu z fosforanu indol-glicerolu i seryny (ten enzym jest iloczynem genów B i A) A)

Bibliografia

1. Blumenthal, t. (2004). Otwiera się w eukariotach. Biedziki w genomice funkcjonalnej, 3(3), 199-211.
2. Gardner, e. J., Simmons, m. J., SNUSTAD, str. D., & Santana calderón, do. (2000). Zasady genetyki. Zasady genetyki.
3. Osbourn, a. I., & Field, B. (2009). Otwiera się. Nauk o życiu komórkowym i molekularnym, 66 (23), 3755-3775.
4. Shapiro, J., Machattie, L., Eron, L., Ihler, g., Ippen, k., & Beckwith, j. (1969). Izolacja czystego lac opeon DNA. Nature, 224 (5221), 768-774.
5. Suzuki, zm. T., & Griffiths, a. J. (1976). Wprowadzenie do analizy genetycznej. WH Freeman and Company.