Opeón Discovery, model, klasifikacija, primeri

A Operon Sestavljen je iz skupine zaporedno urejenih genov, ki so regulirani med seboj, ki kodirajo beljakovine, ki so funkcionalno povezane in ki jih najdemo v celotnem genomu bakterij in "predničnih" genomov.

Ta regulacijski mehanizem je opisal F. Jacob in J. Monod leta 1961, dejstvo, ki jim je leta 1965 prislužilo Nobelovo nagrado za fiziologijo in medicino. Ti raziskovalci so predlagali in pokazali delovanje operativcev z geni, ki jih kodirajo za encime, ki jih zahtevajo Escherichia coli Za uporabo laktoze.

Grafična shema DNK pramena z geni, ki obsega laktozni operon (promotor, operater, lacz, lacy, lak in terminator) (vir: llull ~ commonswiki prek Wikimedia Commons)

Operati so odgovorni za usklajevanje sinteze beljakovin glede na potrebe vsake celice, to je, da se izražajo le za ustvarjanje beljakovin v času in natančnem mestu, kjer so potrebni.

Geni, ki jih vsebuje operati, so na splošno. To je lahko sinteza aminokislin, energije v obliki ATP, ogljikovih hidratov itd.

Operatih pogosto najdemo tudi v evkariotskih organizmih, vendar v nasprotju s prokariotskimi organizmi v evkariotih operacijska regija ni prepisana kot ena sama molekula messenger RNA.

[TOC]

Odkritje

Prvi pomemben napredek v smislu operaterjev Françoisa Jacoba in Jacquesa Monoda je bil osredotočiti problem "encimske prilagoditve".

Takšen celični odziv na substrate so pri bakterijah opazili pred več leti. Vendar so se raziskovalci spraševali, kako je celica natančno določila, kaj naj encim sintetizira za presnovo omenjenega substrata.

Jacob in Monod sta opazila, da bakterijske celice v prisotnosti ogljikoznih hidratov tipa galaktoze proizvajajo 100-krat več β-galaktozidaze kot v normalnih pogojih. Ta encim je tisto, kar je odgovoren za razgradnjo β-galaktozidov, tako da celica jih presnovno izkoristi.

Lahko vam služi: Filialna generacija: definicija in razlaga

Tako sta oba raziskovalca označila za ogljikove hidrate galaktozida kot "induktorje", saj sta bila odgovorna za povečanje sinteze β-galaktozidaze.

Prav tako sta Jacob in Monod našla genetsko območje s tremi geni, ki so bili nadzorovani na usklajen način: gen z, kodira za encim β-galaktozidaze; gen in kodiranje za encim laktoze Permeasa (transport galaktozidov); in gen A, ki kodira encim transacetilaze, ki je bistvenega pomena tudi za asimilacijo galaktozidov.

Z naknadno genetsko analizo sta Jacob in Monod razjasnila vse vidike genetskega nadzora laktoze operona in sklepala, da segment z genov in da sestavljata eno samo genetsko enoto z usklajenim izražanjem, kar sta opredelila kot "Opeón".

Operon model

Delovni model sta Jacob in Monod prvič natančno opisala leta 1965, da bi razložila regulacijo genov, ki so prepisani in prepisani za encime, potrebne v Escherichia coli Da bi presnavljali laktozo kot vir energije.

Ti raziskovalci so predlagali, da prepisi gena ali nabora genov, ki jih zaporedno regulirata dva elementa: 1) regulativni gen ali represorski gen 2) in operater ali operater operaterja ali operaterja.

Operativni gen je vedno poleg strukturnih genov, katerih ekspresija je odgovorna za uravnavanje, medtem ko gen represorja kodira za protein, imenovan "represor", ki se veže na operaterja in prepreči njegovo transkripcijo.

Transkripcija je potlačena, ko je represor povezan z genom operaterja. Na ta način genetska ekspresija genov, ki kodificirajo encime, potrebne za asimilacijo laktoze.

Vam lahko služi: Postmendelian Heritage: Glavne teorije Operativna shema laktoze z različnimi kontrolnimi elementi. To je operater "model", ki ga učitelji biologije uporabljajo za poučevanje delovanja teh genov (vir: Tereseik. G3PRO slika, pridobljeno delo. Španski prevod Alejandro Porto. [CC by (https: // createCommons.Org/licence/by/3.0)] prek Wikimedia Commons)

Trenutno je znano, da se vezava represorja na operaterja s steričnimi mehanizmi izogiba, da se RNA polimeraza pridruži mestu promotorja, da začne prepisovati gene.

Spletno mesto promotorja je "spletno mesto", ki prepozna RNA polimerazo, da se pridruži in prepisuje gene. Če se ne morete pridružiti, ne more prepisati nobenega od zaporednih genov.

Delovni gen je med genetskim območjem zaporedja, znanega kot promotor in strukturni geni. Vendar Jacob in Monod v svojem času nista identificirala te regije.

Trenutno je znano, da je celotno zaporedje, ki vključuje strukturni gen ali gene, operater in promotor, v bistvu tisto, kar predstavlja "opeone".

Klasifikacija operonov

Operati so razvrščeni le v tri različne kategorije, ki so odvisne od načina urejanja, to je, da so nekateri nenehno izraženi (konstitutivni), drugi potrebujejo nekaj specifične molekule ali dejavnika za aktiviranje (inducibilno), drugi izraženo (zatirano).

Tri vrste operonov so:

Inducibilni Opeon

Opene te vrste regulirajo molekule v okolju, kot so aminokisline, sladkorji, presnovki itd. Te molekule so znane kot induktorji. Če molekula, ki deluje kot induktor, geni operona niso aktivno prepisani.

V inducibilnih operatih se prosti represor veže na operaterja in se izogne ​​transkripciji genov, ki jih najdemo v Opeonu. Ko se induktor pridruži represorju, se oblikuje kompleks, ki ga ni mogoče pridružiti represorju, zato so geni operona prevedeni.

Lahko vam služi: Haploins oskrbo

Represivni Opeon

Ti openi so med drugim odvisni od specifičnih molekul: aminokislin, sladkorjev, kofaktorjev ali transkripcijskih faktorjev. Ti so znani kot popravljeni in delujejo popolnoma nasproti induktorjev.

Šele ko se popravljena ena pridruži represorju, se transkripcija ustavi in ​​s tem se transkripcija genov, ki jih vsebuje v opeonu, ne zgodi. Nato se transkripcija zatiranega Opeona ustavi le s prisotnostjo popravljenega.

Konstitutivni Opeon

Te vrste operativ niso regulirane. Nenehno se prepisujejo aktivno in v primeru, da nekaj mutacije, ki vpliva na zaporedje teh genov, lahko vpliva življenjska doba celic, ki jih vsebujejo.

Primeri

Prvi in ​​najbolj prepoznaven primer funkcije operona je operater Lac (laktoza). Ta sistem je odgovoren za preoblikovanje laktoze, disaharide, v monosaharide glukoze in galaktoze. V tem procesu delujejo trije encimi:

- Β-galaktozidaza, odgovorna za pretvorbo laktoze v glukozo in galaktozo.

- Prepustno laktozo, zadolžena za prevoz laktoze iz zunajceličnega medija v celico in

- Transceilaza, ki spada v sistem, vendar ima neznano funkcijo

Operon TRP (triptofan) Escherichia coli Nadzoruje sintezo triptofana, ki ima tako predhodnico korizmične kisline. Znotraj tega opeona so geni za pet beljakovin, ki se uporabljajo za proizvodnjo treh encimov:

- Prvi encim, ki ga kodirata gena E in D, katalizira prva dva reakcije poti triptofana in je znan kot sintetični antranilat

- Drugi encim je glicerolfosfat in kataliz

- Tretji in zadnji encim je sintetični triptofan, zadolžen za proizvodnjo triptofana iz indol-glicerol fosfata in serina (ta encim je produkt genov B in A) A)

Reference

1. Blumenthal, t. (2004). Odpre se v evkariotih. Navodi v funkcionalni genomiki, 3(3), 199-211.
2. Gardner, npr. J., Simmons, m. J., Snustad, str. D., & Santana Calderón,. (2000). Načela genetike. Načela genetike.
3. Osbourn, a. In., & Field, b. (2009). Odpre. Celične in molekularne življenjske vede, 66 (23), 3755-3775.
4. Shapiro, J., Machattie, l., Eron, l., Ihler, g., Ippen, k., & Beckwith, J. (1969). Izolacija čiste lac opeon DNA. Nature, 224 (5221), 768–774.
5. Suzuki, d. T., & Griffiths, a. J. (1976). Uvod v genetsko analizo. WH Freeman in družba.