OPEón Discovery, Model, Classificazione, Esempi

UN Operone È costituito da un gruppo di geni ordinati consecutivamente che sono regolati tra loro, che codificano proteine ​​che sono funzionalmente correlate e che si trovano in tutto il genoma dei batteri e genomi "ancestrali".

Questo meccanismo di regolamentazione è stato descritto da F. Jacob e J. Monod nel 1961, un fatto che ha guadagnato loro il premio Nobel per la fisiologia e la medicina nel 1965. Questi ricercatori hanno proposto e dimostrato il funzionamento degli operat attraverso i geni che codificano per gli enzimi richiesti da Escherichia coli Per l'uso del lattosio.

Schema grafico di un filamento di DNA con i geni che comprende l'operone lattosio (promotore, operatore, lacz, lacy, lacca e terminator) (fonte: llull ~ Commonswiki via Wikimedia Commons)

Gli operati sono responsabili del coordinamento della sintesi proteica in base alle esigenze di ogni cellula, cioè si esprimono solo per generare proteine ​​al momento e al luogo esatto in cui sono richiesti.

I geni contenuti all'interno degli operati sono generalmente. Questi possono essere la sintesi di aminoacidi, di energia sotto forma di ATP, dei carboidrati, ecc.

Gli operati si trovano spesso anche negli organismi eucariotici, tuttavia, in contrasto con gli organismi procariotici, negli eucarioti la regione dell'operatore non è trascritta come una singola molecola di RNA messaggero.

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Scoperta

Il primo importante avanzamento in termini di operati di François Jacob e Jacques Monod era quello di focalizzare il problema dell '"adattamento enzimatico", che consisteva nell'aspetto di un enzima specifico solo quando la cellula era in presenza di un substrato.

Tale risposta cellulare ai substrati era stata osservata nei batteri per molti anni fa. Tuttavia, i ricercatori si sono chiesti come la cellula abbia determinato esattamente ciò che l'enzima dovrebbe sintetizzare per metabolizzare detto substrato.

Giacobbe e monode hanno osservato che le cellule batteriche, in presenza di carboidrati di tipo galattosio, hanno prodotto 100 volte più β-galattosidasi rispetto alle condizioni normali. Questo enzima è ciò che è responsabile della decomposizione di β-galattosidi in modo che la cellula ne approfitta metabolicamente.

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Pertanto, entrambi i ricercatori chiamati carboidrati di galattoside come "induttori", poiché erano responsabili dell'induttura di un aumento della sintesi della β-galattosidasi.

Allo stesso modo, Jacob e Monod hanno trovato una regione genetica con tre geni che sono stati controllati in modo coordinato: il gene z, codificando per l'enzima β-galattosidasi; il gene e, codificando per l'enzima di lattosio permeasa (trasporto di galattosidi); e il gene A, che codifica per l'enzima transacetilasi, che è anche essenziale per l'assimilazione dei galattosidi.

Attraverso la successiva analisi genetica, Jacob e Monod hanno chiarito tutti gli aspetti del controllo genetico dell'operone del lattosio, concludendo che il segmento dei geni Z e costituisce una singola unità genetica con espressione coordinata, che era ciò che definivano "opeón".

Modello operone

Il modello operativo è stato descritto precisamente per la prima volta nel 1965 da Jacob e Monod per spiegare la regolazione dei geni che sono trascritti e trascritti per gli enzimi richiesti in Escherichia coli Al fine di metabolizzare il lattosio come fonte di energia.

Questi ricercatori hanno proposto che le trascrizioni del gene o l'insieme di geni che sono regolarmente regolati da due elementi: 1) un gene regolatorio o gene repressore 2) e un operatore o operatore genico operativo.

Il gene operativo è sempre accanto ai geni strutturali la cui espressione è responsabile della regolazione, mentre il gene repressore codifica per una proteina chiamata "repressore" che si lega all'operatore e ne impedisce la trascrizione.

La trascrizione viene repressa quando il repressore è collegato al gene dell'operatore. In questo modo non è espressa l'espressione genetica dei geni che codificano gli enzimi necessari per assimilare il lattosio e, pertanto, non può metabolizzare.

Può servirti: Postmendelian Heritage: teorie principali Schema operativo operativo in lattosio attraverso i suoi diversi elementi di controllo. Questo è l'operatore "modello" utilizzato dagli insegnanti di biologia per insegnare il funzionamento di questi geni (fonte: Tereseik. G3Pro Image Derited Work. Traduzione spagnola di Alejandro Porto. [CC di (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)] via Wikimedia Commons)

Al momento è noto che il legame del repressore all'operatore evita, con meccanismi sterici, che l'RNA polimerasi si unisce al sito del promotore per iniziare a trascrivere i geni.

Il sito del promotore è il "sito" che riconosce l'RNA polimerasi per unirsi e trascrivere i geni. Non essere in grado di aderire non può trascrivere nessuno dei geni di sequenza.

Il gene operativo è tra una regione genetica della sequenza nota come promotore e geni strutturali. Tuttavia, Jacob e Monod non hanno identificato questa regione ai loro tempi.

È attualmente noto che la sequenza completa che include il gene strutturale o i geni, l'operatore e il promotore, è in sostanza ciò che costituisce un "Opeone".

Classificazione degli operoni

Gli operati sono classificati solo in tre diverse categorie che dipendono dal modo in cui regolano, cioè alcuni sono espressi continuamente (costitutivi), altri hanno bisogno di una molecola o un fattore specifica per attivare (inducibile) e altre vengono continuamente espresse fino a quando l'induttore è espresso (repressibile).

I tre tipi di operoni sono:

OPEON inducibile

Gli operatori di questo tipo sono regolati da molecole nell'ambiente come aminoacidi, zuccheri, metaboliti, ecc. Queste molecole sono conosciute come induttori. Se la molecola che funge da induttore, i geni dell'operone non vengono trascritti attivamente.

In operati inducibili, il repressore libero si lega all'operatore ed evita la trascrizione dei geni presenti nell'Opeon. Quando l'induttore viene unita al repressore, si forma un complesso che non può essere unito al repressore e quindi i geni dell'operone vengono tradotti.

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OPEONO REPRESSIBILE

Questi operoni dipendono da molecole specifiche: aminoacidi, zuccheri, cofattori o fattori di trascrizione, tra gli altri. Questi sono noti come corretti e agiscono totalmente di fronte agli induttori.

Solo quando quello corretto si unisce al repressore, la trascrizione si interrompe e quindi la trascrizione dei geni contenuti all'interno dell'Opeone non si verifica. Quindi la trascrizione di un OPEONE repressibile si ferma solo con la presenza del corretto.

Opeon costitutivo

Questi tipi di operati non sono regolati. Vengono costantemente trascritti attivamente e, nel caso in cui una mutazione che influisce sulla sequenza di questi geni, la vita delle cellule che li contengono può essere influenzata e, di solito, innescare la morte cellulare programmata.

Esempi

Il primo e più riconosciuto esempio della funzione di un operone è l'operatore Lac (lattosio). Questo sistema è responsabile della trasformazione del lattosio, un disaccaride, nel glucosio e nel galattosio monosaccaridi. In questo processo tre enzimi:

- Β-galattosidasi, responsabile della conversione del lattosio in glucosio e galattosio.

- Lattosio permanente, responsabile del trasporto di lattosio dal mezzo extracellulare nella cellula e

- TRASCCEILASE, che appartiene al sistema, ma ha una funzione sconosciuta

L'operone Trp (triptofano) di Escherichia coli Controlla la sintesi del triptofano, con come precursore dell'acido corismico. All'interno di questo Opeone ci sono i geni per cinque proteine ​​che vengono utilizzate per la produzione di tre enzimi:

- Il primo enzima, codificato dai geni E e D, catalizza le prime due reazioni della via del triptofano ed è noto come syntesasi antranilato

- Il secondo enzima è glicerolfosfato e catalyz

- Il terzo e ultimo enzima è la sintetasi triptofana, incaricata di produrre il triptofano dal fosfato e serina indolo-glicerolo (questo enzima è il prodotto dei geni B e A) A)

Riferimenti

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