Lac Operón Discovery and Function

han Lac operon Det är en grupp strukturella gener som har kodningsfunktionen för proteiner involverade i laktosmetabolism. De är gener som beställs i följd i genomet av nästan alla bakterier och har studerats med speciell ansträngning inom "modell" -bakterien Escherichia coli.

Lac Opeon var att modellen som användes av Jacob och Monod 1961 för förslaget om genetiska arrangemang i form av en opeone. I sina verk beskrev dessa författare hur uttrycket av en eller flera gener kunde "tända" eller "gå ut" som ett resultat av närvaron av en molekyl (till exempel laktos) i tillväxtmediet.

General Opeon Scheme. Tereseik. G3Pro -bild härledd arbete. Alejandro Portos spanska översättning. [CC av (https: // Creativecommons.Org/licenser/av/3.0)]

Bakterier som växer i rika media i kolföreningar eller andra sockerarter än laktos, såsom glukos och galaktos, har mycket låga mängder av de proteiner som är nödvändiga för metabolisering av laktos.

Sedan, i frånvaro av laktos är operatören "av", vilket förhindrar RNA -polymeraset från att transkriberar gensegmentet motsvarande LAC Opeon. När cellen "uppfattar" är närvaron av laktos opeonen aktiverad och dessa gener transkriberas normalt, vilket är känt som "tändningen" av operatören.

Alla operongener översätts till en enda molekyl av messenger RN.

[TOC]

Upptäckt

Jacob och Monods teori utvecklades i ett sammanhang där mycket lite var känt om DNA: s struktur. Och det är att bara åtta år innan Watson och Crick hade lagt fram sitt förslag på strukturen för DNA och RNA, så budbärarna har knappt känt varandra.

Kan tjäna dig: mesénquima

Jacob och Monod på 1950 -talet hade redan visat att bakteriell laktosmetabolism reglerades genetiskt av två mycket specifika tillstånd: närvaron och frånvaron av laktos.

Båda forskarna hade observerat att ett protein med liknande egenskaper som ett alosteriskt enzym kunde detektera närvaron av laktos i mitten och att när sockret har upptäckts stimuleras transkriptionen av två enzymer: en permeaslaktos och en annan galaktosidas.

Numera är det känt att permeasövningarna fungerar i transport av laktos in i cellen och att galaktosidas är nödvändigt för att "bryta" eller "klippa" laktosmolekylen i glukos och galaktos, så att cellen kan dra fördel av denna disackarid i dess beståndsdelar.

Nära 1960 -talet hade det redan fastställts att permeasa- och galaktosidaslaktosen kodifierades med två angränsande genetiska sekvenser, Z -regionen respektive regionen respektive.

Operón Lac är en del av bakteriegenomet Escherichia coli. Källa: Niaid [CC av 2.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/2.0)], via Wikimedia Commons

Slutligen, 1961, presenterade Jacob och Monod en genetisk modell sammansatt av fem genetiska element:

- En promotor

- En operatör och

- Z -generna och till.

Alla dessa segment översätter till ett enda Messenger -RNA och inkluderar de väsentliga delarna för att praktiskt taget definiera alla bakterieoperatörer i naturen.

Experiment och genetisk analys

Jacob, Monod och hans kollaboratörer gjorde många experiment med bakterieceller som hade mutationer som gjorde att stammarna inte kunde metabolisera laktos. Sådana stammar identifierades med namnet på stammen och motsvarande mutation de hade.

På detta sätt kunde forskarna identifiera att mutationerna i LACZ-generna, som kodar för p-galaktosidas, och spets, som kodar för permeaslaktosen, producerade bakterier av LAC-typen-, det vill säga bakterier som inte kan metabolisera laktos.

Det kan tjäna dig: runt Donax

Från "genetisk mappning" med användning av restriktionsenzymer bestämdes därefter platsen för generna i de olika stammarna, ett faktum som tillät att fastställa att de tre lacz-, lacy- och laca -generna finns (i den ordningen) i bakteriekromosomen i en Grupp av angränsande gener.

Förekomsten av ett annat protein, kallat repressivt protein, som inte nödvändigtvis betraktas som "del" av operatören, klargjordes genom mutationer av en gen som kallas laci-. Detta kodar för ett protein som binder till "operatören" -regionen i operatören och undviker transkriptionen av generna för p-galaktosidas och permeaslaktosen.

Det sägs att detta protein inte är en del av generna som utgör Lac Opeon, eftersom de faktiskt är belägna "uppströms" av det senare och transkriberas i olika budbärare RNA.

Operon Lac Operation Scheme (källa: Barbarossa på Dutch Wikipedia [CC BY-SA (http: // Creativecommons.Org/licenser/BY-SA/3.0/)] via Wikimedia Commons)

Bakteriestammarna som har mutationen laci- uttrycker "konstitutivt" lacz, lcy och lacque.

Många av dessa observationer bekräftades genom överföring av laci+ och lacz+ gener till en bakteriecell som inte producerade proteinerna kodade av dessa gener i ett laktosmedium.

Eftersom de "transformerade" bakterierna på detta sätt endast producerade p-galaktosidasenzymet i närvaro av laktos, bekräftade experimentet att laci-genen var viktig för regleringen av uttrycket av LAC-Opeon.

Fungera

Lac Opeon reglerar transkriptionen av generna som är nödvändiga för att bakterier ska assimilera laktos som källa till kol och energi. Transkriptionen av dessa gener uppstår emellertid endast när den huvudsakliga energikällan motsvarar galaktosidkolhydrater.

Kan tjäna dig: trakeal andning

I bakterieceller finns mekanismer som reglerar uttrycket av LAC -operationsgenerna när de är i närvaro av glukos eller något annat "enkelt" socker att metabolisera.

Metaboliseringen av dessa sockerarter innebär deras transport till den cellulära inre och deras bakre brott eller bearbetning.

Laktos används som en alternativ energikälla för bakterier, vilket hjälper dem att överleva även efter att andra energikällor är uttömda som glukos.

Lac Opeon -modellen var det första genetiska systemet av denna typ som klargjorde och tjänade därför som en grund för att beskriva många andra operoner i genomet av olika typer av mikroorganismer.

Med studien av detta system, kunskapen om funktionen av "repressor" -proteiner som binder till DNA. Framsteg gjordes också i förståelsen av de alestheriska enzymerna och hur de verkar selektivt när de känner igen det ena eller det andra underlaget.

Ett annat viktigt framsteg som uppstod från studien av Lac Opeon var upprättandet av den avgörande funktionen som spelades av ARNS -budbärarna för att översätta instruktionerna som finns i DNA och även som ett steg före proteinsyntes.

Referenser

1. Griffiths, a. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, w. M., Suzuki, D. T., & Miller, J. H. (2005). En introduktion till genetisk analys. Macmillan.
2. Hartwell, L., Goldberg, M. L., Fischer, J. TILL., Hood, L. OCH., & Aquadro, c. F. (2008). Genetik: från genomergener (PP. 978-0073227382). New York: McGraw-Hill.
3. Lewis, m. (2013). Allostery och Lac Operon. Journal of Molecular Biology, 425(13), 2309-2316.
4. Müller-Hill, f., & Oehler, s. (nitton nittiosex). Lac Operon (pp. 66-67). New York :: Walter de Gruyter.
5. Parker, J. (2001). Lac operon.
6. Yildirim, n., & Kazanci, c. (2011). Deterministiska och stokartiska simulering och analys av biokemiska reaktionsnätverk: Laktos Opene -exempel Exempel. I metoder i enzymologi (Vol. 487, sid. 371-395). Akademisk press.