Operon - Ce este asta

Modelul operon a fost propus pentru prima dată de către J. Monod și F. Jacob. In 1961 au examinat procesele asociate cu dezvoltarea de celule de E. coli. În special, am studiat mecanismele de control segmentele de ADN care codifică zahărul din lapte (lactoză).

Monod și Jacob a propus un control coordonat schema secțiunilor structurale ale ADN-ului. Oamenii de stiinta au dat numele „operonul“. Principiul de funcționare a circuitului este după cum urmează. grup Aranjament de secvențe ADN care codifică polipeptide care sunt strâns asociate între ele controlate operativ de două elemente. Primul este controller, iar al doilea - operatorul. Acesta din urmă este reprezentat secvență de nucleotide adiacente porțiuni structurale controlate. Dacă proteina-compresor, aderarea sa la operatorul va bloca unități de transcriere ADN acționează ca un produs de control. Aceasta, la rândul său, este o condiție prealabilă pentru formarea obstacolelor sterice pentru compus ARN polimerazei la o anumită porțiune a promotorului. Acesta din urmă este necesară pentru a iniția transcrierea. Alte evoluții va fi cazul, în cazul în care autoritatea de reglementare acționează apoinduktor. În această situație, conexiunea sa la operatorul va crea condiții pentru transcriere.

Operonului - o secvență ADN care este formată din strâns legată de codificare regiuni, promotor și operatorul. elementul de control poate fi poziționat lângă ea sau la o anumită distanță de ea. Operatorul este adesea între site-urile structurale și promotor. Există substanțe moleculară scăzută, care pot fi controlate de operon. Acest lucru, în special, efectorii care sunt inductori sau secțiuni structurale krepressorami incluse în circuit.

clasificare

Este indusă sau reprimate operonul. Aceasta depinde de natura impactului asupra activității lor de molecule efectoare. Am indus structuri în care se alătură represorul prin blocarea de legare la operator. Prin urmare, există obstacole în calea transcrierea secțiunilor structurale. O astfel de reglementare se numește operons negativ. Cu toate acestea, structura poate fi indusă de controlul pozitiv. În acest caz, efectorul se leaga de o molecula de proteine ​​de reglementare, activarea apoinduktor sale. Aderarea operatorului, permite transcrierea. Aceste tipuri de control acționează și respect structurile reprimate. În cazul în care regulamentul negativ, efectorul, în calitate de co-represor, conectat cu un represor inactiv și activează-l. Ca urmare, acesta din urmă câștigurile capacitatea de a andoca cu operatorul, blocând astfel de transcriere. Dacă controlul pozitiv, legarea are loc cu apoinduktorom activ. Acest complex nu poate fi conectat la operator. În consecință, porțiunile structurale nu sunt transcrise.

În controlul negativ, deci efectoare se leagă de represor, cauzând inactivarea sau activare. Prin urmare, indusă sau reprimată transcriere operonului. În cazul unui control pozitiv, conexiunea se face la apoinduktoru. Acest proces permite sau blocuri de transcriere. Rezultatul depinde de forma care achiziționează apoinduktor când este atașat la efector.

Structura Operon E. coli

În E. coli există o structură care are capacitatea de a fermenta lactoza. Acesta include promotorul și operatorul trei porțiuni de ADN structural. Coding gengalaktozidaza expuse enzimelor galaktozidpermeaza, tiogalaktozidtransatsetilaza. Pentru fiecare dintre ele are propria gena. Operonul include porțiuni lac Z, lac A, lac Y. Origine codifică gengalaktozidazu catalizarea lactoză la glucoză și galactoză. Lac Y interactioneaza cu galaktozidpermeazoy. Această enzimă asigură transportul diferitelor zaharuri. Lac O tiogalaktozidtransatsetilazu codifică. Rolul său, cu toate acestea, nu este clar în procesul de eliminare a zahărului din lapte. De obicei, toate proteinele gasite in celulele de Escherichia coli în cantități infime. Cu toate acestea, atunci când crescut în mediul său, în care unica sursă de carbon și energie acționează lactoză, enzime crește numărul de 1000 de ori.

sinteza constitutivă

Operon Lactoza include o structură 1. porțiune lac Ele codifică proteina represor. În stare activă, este un tetramer, care este format din patru exemplare porțiune 1 - lac o polipeptidă care cuprinde un 360 aminoacizi. Celulele cu modificari in aceasta gena asupra sintezei proteinelor constitutive codificate lac Z, Y și A. În acest caz, acest lucru este posibil, dacă există nu numai mutatii in represor, dar în declarație. Astfel de modificări sunt întotdeauna cis-dominant. Acest lucru se datorează faptului că operatorul, spre deosebire de un represor, poate fi influențată de posibilitatea de a transcrierii numai atunci când se află în imediata apropiere a promotorului. Dacă sunt prezenți în compușii induse de celule, acestea vin cu un operator în competiția pentru molecula represor.

Acestea pot fi diferite conexiuni. Lactoză acționează atât ca inductor cât și ca substrat. In celulele normale si in absenta activitatii enzimatice reziduale induse compușilor asigură posibilitatea penetrării lactozei în cantități mici. Ca urmare a lactozei de reacție catalitică este transformată în allolactose. El, la rândul său, se leagă la represor și provoacă-l de la a fi deconectat de la operator. Aceasta permite ARN polimerazei la doc promotor. Aceasta va începe transcrierea lac Z, A și Y. Compușii care acționează numai ca inductori, IPTG și TMG sunt folosite pentru a studia controlul unui operon lactoză.

Elemente de acțiune afirmativă

Identificarea lor este cauzată diauksiey. Esența acestui fenomen este faptul că utilizarea de lactoză începe numai după utilizarea tuturor glucozei disponibile pe termen mediu. Diauksiya - una dintre manifestările de represiune catabolitul. Acest efect este cunoscut de 40 de glucoza. ultimul secol. Este exprimat în E. coli incapacitatea de a catabolize carbohidrați diferite în prezența glucozei. Ea, la rândul său, acționează ca o sursă mai eficientă a energiei.

Mecanismul efectului

S-ar putea descifra Pastan și Perlman. Ei au descoperit cele două elemente care sunt transcrise Operon lac-. Aceasta este o mică moleculă efector - cAMP (adenozin monofosfat ciclic) și proteina activatoare catabolism ATS. În eucariotelor, primul acționează ca un mediator al acțiunii hormonului. Sa constatat că adăugarea de cAMP la celule de E. coli, în creștere într-un mediu cu prezența glucozei, decelereazã viteza sa, dar este eliminată represiune catabolice. Aceasta, la rândul său, determină posibilitatea exprimării LAC-operon în prezența simultană a glucozei și lactoză. După ceva timp a fost o relație inversă. Activitatea sintezei enzimei cAMP este inhibată de glucoză.

concluzie

Transcrierea operonului este sub control dual - negativ și pozitiv. complex CAP-cAMP permite ARN polimerazei să se conecteze la ADN-ul matriță înainte de procesare. In prezent, oamenii de știință descifrată lanțul complet de nucleotide a regiunii de reglementare a LAC-operonului, în care există un operator și promotor. Mai mult decât atât, în 1969, a fost alocată fragmentul său ADN pur conținând lac 1 promotor și complet secvență operator, lac Z și fragmentul Y. lac In cadrul studiului, sa constatat că un rol semnificativ în interacțiunea proteinelor multimerice cu ADN apartine structuri simetrice - palindrom . Operatorul LAC-operon a prezentei lor 26. În același timp, 14 dintre ele sunt specificitate diferite. diferite lanțuri au citit la fel, dar în direcția opusă. Palindrome identificat în porțiunea promotor și care interacționează cu un complex de cAMP-CAP.