Što je operon?

Operon model

opis

Mono i Jacob predložili su shemu za koordiniranu kontrolu nad aktivnostima strukturnih odjeljaka DNK. Znanstvenici su joj dali ime "operon ". Načelo rada shema je sljedeća. Transkripcija skupine DNA regija koja kodira polipeptide koji su funkcionalno međusobno blisko povezani, kontrolira se s dva elementa. Prvi je regulator, a drugi operator. Potonji je predstavljen slijedom nukleotida susjednih kontroliranih strukturnih regija. Ako je proizvod regulatora protein-kompresor, njegovo povezivanje s operatorom blokirat će transkripciju DNA veza. Ovo zauzvrat je preduvjet za formiranje steričkih prepreka za povezivanje RNA polimeraze na specifično mjesto za promicanje. Potonji je potreban za pokretanje transkripcije. Ostali razvoj događaja će se dogoditi ako apoinduktor djeluje kao regulator. U takvoj situaciji, njegova veza s operatorom stvorit će uvjete za transkripciju.

specifičnost

Operon je slijed DNA koji se sastoji od blisko povezanih regija kodiranja, promotora i operatora. Kontrolni element može se nalaziti pokraj njega ili na određenoj udaljenosti od njega. Operator se često nalazi između strukturnih dijelova i promotora. Postoje niske molekularne tvari koje se mogu kontrolirati operon. ovo posebno efektore koji induciraju ili krepressorami strukturnih dijelova uključeni u krug.

klasifikacija

Može se inducibilno ili reprimirati operon. Ovo je ovisi o prirodi učinka na njihovu aktivnost efektorskih molekula. U induciranim strukturama, pričvršćena je na repressor, blokirajući vezanje operatera. Prema tome, postoje prepreke za transkripciju strukturnih mjesta. Takav a reguliranje operona zove se negativno. Istovremeno, inducirane strukture mogu biti pod pozitivnom kontrolom. U ovom slučaju, efektor se veže na molekulu regulatornog proteina, aktivirajući njegov apoinduktor. Pridružujući se operateru, on pruža mogućnost transkripcije. Ove vrste kontrole također se primjenjuju na potisnute strukture. Ako je regulacija negativna, efektor koji djeluje kao korepressor povezan je s neaktivnim repressorom i aktivira ga. Kao rezultat toga, potonji dobiva sposobnost vezivanja s operatorom, čime se blokira transkripcija. Ako je kontrola pozitivna, vezanje se događa s aktivnim apoinducerom. Ovaj se kompleks ne može povezati s operatorom. Prema tome, strukturna područja nisu prepisana.

nalazi

S negativnom kontrolom, efektor je povezan s repressorom, uzrokujući deaktivaciju ili aktivaciju. Prema tome, transkripcija operona je inducirana ili potisnuta. U slučaju pozitivne kontrole, veza se izvodi na apoinduktor. Ovaj proces blokira ili dopušta transkripciju. Rezultat ovisi o obliku koji apoinduktor dobiva kada je priključen na efektor.

Struktura operona E. coli

E. coli ima strukturu koja može fermentirati mliječni šećer. Uključuje promotor, operatera i tri strukturna dijela DNK. Enzimi gangalaktosidaze, galaktozidne permeaze, tiogalaktozid transacetilaze su enkodirani. Za svaki od njih postoji gen. Operon uključuje mjesta lac Z, lac A, lac Y. Prvi kodira gengalaktosidazu, koja katalizira mliječni šećer na glukozu i galaktozu. Lac Y djeluje s gamaaktanskim permeazom. Ovaj enzim osigurava prijevoz različitih šećera. Lac A kodira tiogalaktozid transacetilazu. Njegova uloga, međutim, u procesu korištenja mliječnog šećera nije jasna. U pravilu, svi proteini su u stanicama Escherichia coli u tragovima. No, kada se uzgaja u okolišu gdje laktoza djeluje kao jedini izvor energije i ugljika, broj enzima raste 1000 puta.

Ustavna sinteza

Laktoze operon uključuje strukturni odsječak lac 1. Šifriran je repressorski protein. U aktivnom stanju, to je tetramer, koji se sastoji od četiri kopije lac 1 regije - polipeptida, uključujući 360 aminokiselina. Stanice s promjenama u ovom genu na sintezu konstitutivnih proteina kodiranih lac Z, Y i A. U ovom slučaju, to je moguće, ako ne postoji samo mutacije u repressor, ali u priopćenju. Takve promjene uvijek su cis-dominantne. To je zbog činjenice da operater, za razliku od repressora, može utjecati na mogućnost transkripcije samo ako se nalazi u neposrednoj blizini promotora. Ako u stanici postoje inducirani spojevi, oni ulaze u konkurenciju s operatorom za molekule represora.

induktori

Mogu biti različite veze. Mliječni šećer djeluje istodobno kao induktor, i kao supstrat. U normalnim stanicama iu odsustvu induciranih spojeva, preostala aktivnost enzima omogućuje prodiranje laktoze u minimalne količine. Kao rezultat katalitičke reakcije, mliječni šećer se pretvara u alolaktozu. On zauzvrat komunicira s represorom i izaziva njegovu isključenost od operatera. To omogućava RNA polimerazu vezati s promotorom. Kao rezultat toga, pokreće se transkripcija lac Z, A i Y. Spojevi koji djeluju samo kao induktori su IPTG i TMG koji se koriste za proučavanje kontrole operona laktoze.

Pozitivni elementi

Njihovo otkrivanje je posljedica dijaxije. Bit ovog fenomena je da uporaba mliječnog šećera počinje tek nakon što se koristi sva glukoza prisutna u mediju. Diaxia je jedna od manifestacija kataboličke represije. Ovaj učinak glukoze poznat je iz 1940-ih. prošlog stoljeća. Izražava se u nemogućnosti E. coli da katabolizira različite ugljikohidrate u prisutnosti glukoze. On, pak, djeluje kao učinkovitiji izvor energije.

Mehanizam djelovanja

Mogao je dešifrirati Pastan i Perlman. Pronašli su dva elementa koja su prepisana lac-operon. Ovo je mali molekulski efektor - cAMP (ciklički adenozin monofosfat) i protein-aktivatora CAB katabolizma. U eukariota, prvi djeluje kao posrednik djelovanja hormona. Utvrđeno je da dodatak cAMP u E. coli stanice, rastu u okruženju s prisutnosti glukoze, usporava brzinu, ali je uklonjena katabolički represiju. Ovo zauzvrat uzrokuje mogućnost ekspresije lac operona u istovremenoj prisutnosti laktoze i glukoze. Nakon nekog vremena otkriven je inverzni odnos. Djelovanje enzima koji sintetizira cAMP potiskuje glukozu.

zaključak

Transkripcija operona je pod dvostrukom kontrolom - negativna i pozitivna. CAP-cAMP kompleks omogućuje RNA polimerazu da se veže na predložak DNA prije početka procesa. Trenutno znanstvenici su dešifrirali cjelokupni nukleotidni lanac regulacijske regije operacije lac, u kojem su prisutni operatori i promotor. Osim toga, 1969. godine, što je dodijeljeno čistom DNA fragment koji sadrži lac 1 promotor i potpuno operatorske sekvence, Lac Z i lac Y. fragment U studiji utvrđeno je da značajnu ulogu u interakciji multimerne proteine ​​s DNA pripada simetrične strukture - palindrom , U operateru lac operona ima ih 26. U isto vrijeme, njih 14 se razlikuju po specifičnosti. U različitim lancima oni se čitaju podjednako, ali u suprotnom smjeru. Palindrom se također našao u promotorskoj regiji koja je interaktivno s CAP-cAMP kompleksom.