Jak ciÄ zĹapiÄ
, to znaczy, Ĺźe oszukiwaĹeĹ. Jak nie, to znaczy, Ĺźe posĹuĹźyĹeĹ siÄ odpowiedniÄ
taktykÄ
.
Jest to stosunkowo
niedługa sekwencja złożona z 21 par nukleotydów. Taka sekwencja znajduje się w DNA na odcinku między promotorem a genami enzymów laktozowych. Obszar ten został nazwany operatorem. Białko represorowe wišżšc się z operatorem stanowi przeszkodę blokujšcš możliwoć przesuwania się polimerazy RNA, która przy transkrypcji i syntezie mRNA przesuwa się od promotora w kierunku genów laktozowych. Spotykajšc na swej drodze przyłšczony do DNA represor zatrzymuje się ona, w wyniku czego nie dochodzi do transkrypcji i syntezy mRNA genów laktozowych. Taka sytuacja występuje w komórkach, które hodowane sš na pożywce bez laktozy. Dopóki czšsteczki laktozy nie wniknš do komórek, represor blokuje transkrypcję genów laktozowych.Po przeniesieniu komórek na pożywkę z laktozš i po wniknięciu pierwszych czšsteczek laktozy do komórek następuje odblokowanie syntezy mRNA genów laktozowych. Jak się okazało, białko represorowe ma bardzo ciekawe właciwoci. Represor oprócz zdolnoci rozpoznawania w DNA sekwencji nukleotydowej operatora i łšczenia się z nim, ma także zdolnoć rozpoznawania czšsteczek laktozy. Czšsteczki laktozy łšczš się z czšsteczkš białkowš represora w innym, odrębnym obszarze niż obszar, który wišże się z operatorem. Naskutek dołšczenia czšsteczki laktozy do czšsteczki represora całe białko represorowe zmienia swoje ukształtowanie przestrzenne. W wyniku odkształcenia się czšsteczki represora, po połšczeniu się jej z laktozš, traci ona powinowactwo do operatora i odłšcza się od niego. Tak więc w komórkach bakterii hodowanych na pożywce bez laktozy represor jest powišzany z operatorem, gdy za komórki zostanš przeniesione na pożywkę z laktozš, to pierwsze wnikajšce do komórek czšsteczki laktozy połšczš się z represorem przyłšczonym do operatora. Wtedy represor powišzany z laktozš odłšczy się od operatora. Gdy za represor zostanie odłšczony, to wtedy zniknie przeszkoda dla polimerazy RNA, która powišzana z promotorem będzie teraz mogła swobodnie przesuwać się i transkrybować geny laktozowe. W ten sposób sama laktoza stanowi jakby sygnał uruchamiajšcy syntezę najpierw mRNA, a potem syntezę enzymów koniecznych do przetworzenia jej w komórkach.Badacze francuscy J. Monod i F. Jacob z Instytutu Pasteura w Paryżu, którzy w latach szećdziesištych opisali te wszystkie zjawiska (za co otrzymali Nagrodę Nobla) nazwali operonem taki zespół genów, który podlega wspólnej regulacji i może być wspólnie włšczany bšd wyłšczany w komórce. W skład operonu wchodzš geny struktury, kodujace białka, oraz poprzedzajšce geny struktury obszary DNA promotora i operatora rozpoznawane przez białka polimerazy RNA oraz represora. Gen represora może się znajdować daleko od operonu, nie musi być w jego sšsiedztwie. Zakodowane przez gen regulatorowy białko represorowe jest wytwarzane w cytoplazmie komórek. Gen represora może ulegać różnym mutacjom. Jeli białko represorowe zostaje zmienione tak, że nie rozpoznaje operatora, to oczywicie, jak to już mówilimy, operon laktozowy jest stale odblokowany i synteza enzymów zakodowanych w genach operonu odbywa się niezależnie od tego, czy laktoza znajduje się w pożywce. Można także w genie represora otrzymać takš mutację, w wyniku której białko represorowe rozpoznaje normalne sekwencje nukleotydowe operatora, ale traci zdolnoć do wišzania się z laktozš. Po prostu ten obszar białka represorowego, który łšczy się z operatorem, pozostaje nie zmieniony, zmienia się natomiast obszar, którym represor wiaże się z czšsteczkš laktozy. Wtedy wnikajšce do komórki czšsteczki laktozy nie wišżš się z białkiem represorowym i nie powodujš odłšczenia się represora od operatora. W takim przypadku enzymy laktozowe nie będš syntetyzowane i taki mutant będzie niezdolny do wzrostu na pożywce z laktozš. Laktoza przestanie być dla tych mutantów dostępnym ródłem węgla w pożywce.Przy okazji omawiania badań nad operonem poznajemy zupełnie nowš rolę DNA w procesach życiowych zachodzšcych w komórkach. Dotychczas mówilimy o genach, które kodujš różne białka i których sekwencja nukleotydów w DNA porednio okrela sekwencję aminokwasów w kodowanych polipeptydach białek. Poznalimy także geny, których sekwencja nukleotydów w DNA po transkrypcji wyznacza sekwencje nukleotydów w rybosomowym RNA (rRNA) i transportujšcym RNA (tRNA). Sekwencje nukleotydowe promotora czy operatora nie kodujš żadnych białek ani okrelonych rodzajów RNA, a jednak odgrywajš istotna rolę regulacyjnš w komórce. Sekwencje te sš rozpoznawane przez okrelone białka: promotor przez polimerazę RNA, a operatorprzez białko represorowe. Rozpoznawanie sekwencji nukleotydowych w DNA przez okrelone białka nie jest jeszcze w pełni poznane. Nie ulega wštpliwoci, że do takiego rozpoznania konieczna jest okrelona sekwencja aminokwasów w białku i okrelona sekwencja nukleotydów w DNA. Zamiana jednego aminokwasu w białku represorowym powoduje jego niezdolnoć do łšczenia się z operatorem, wskutek czego komórka traci zdolnoć włšczania bšd wyłšczania całego operonu laktozowego. Ten sam efekt można otrzymać na skutek mutacji w odcinku operatorowym DNA. Wystarczy zamiana jednej pary nukleotydów sporód 21 par nukleotydów operatora,aby zupełnie nie zmieniony aktywny represor przestał rozpoznawać operator. W wyniku mutacji w operatorze represor nie będzie się z nim wišzał i wobec tego mutant również utraci zdolnoć regulowania aktywnoci operonu laktozowego.
|
WÄ
tki
|