Оперонът е какво?

Оперен модел

описание

Моно и Яков предложиха схема за координиран контрол върху дейността на структурните ДНК секции. Учените й дадоха името "оператор ". Принцип на действие схемата е както следва. Транскрипцията на група ДНК области, кодиращи полипептиди, които са тясно свързани една с друга функционално, се контролира от два елемента. Първият е регулаторът, а вторият е операторът. Последният е представен от последователност от нуклеотиди, съседни на контролираните структурни участъци. Ако продуктът на регулатора е протеинов компресор, прикрепването му към оператора ще блокира транскрипцията на връзките на ДНК. Това, от своя страна, е предпоставка за образуването на пространствени пречки за свързването на РНК полимеразата към специфично място на промотора. Последното е необходимо за започване на транскрипция. Други промени ще настъпят, ако апоиндукторът действа като регулатор. В тази ситуация връзката му с оператора ще създаде условия за транскрипция.

специфичност

Оперонът е ДНК последователност, която се състои от тясно свързани кодиращи региони, промотор и оператор. Контролният елемент може да бъде разположен до него или на определено разстояние от него. Операторът често се намира между структурните секции и промотора. Има вещества с ниско молекулно тегло, които могат да бъдат контролирани оперон. това по-специално, ефектори, които са индуктори или скоби на структурните участъци, включени в схемата.

класификация

Възможно е да се индуцира или подтиска оперон. Това е зависи от естеството на ефекта върху тяхната активност на ефекторните молекули. При индуцираните структури той е прикрепен към репресора, като блокира свързването с оператора. Съответно, съществуват пречки за транскрипция на структурните обекти. Такава регулиране на опероните се нарича отрицателен. В същото време индуцираните структури могат да бъдат под положителен контрол. В този случай ефекторът се свързва с регулаторната протеинова молекула, като активира апоиндуктора си. Присъединявайки се към оператора, той предоставя възможност за транскрипция. Тези видове контрол се отнасят и за потисканите структури. Ако регулацията е отрицателна, ефекторът, действащ като коректор, е свързан с неактивния репресор и го активира. В резултат на това той получава способността да се приближава до оператора, като по този начин блокира транскрипцията. Ако контролът е положителен, свързването се извършва с активния апоиндуктор. Този комплекс не може да се свърже с оператора. Съответно структурните области не се транскрибират.

данни

С отрицателна контрола, ефекторът е свързан с репресора, причинявайки инактивация или активиране. Съответно, транскрипцията на оперона се индуцира или репресира. В случай на положителен контрол, свързването се извършва към апоиндуктора. Този процес блокира или позволява транскрипция. Резултатът зависи от формата, която апоиндукторът получава, когато е прикрепен към ефектора.

Структурата на оперона на Е. coli

Е. coli има структура, която е способна да ферментира млечна захар. Тя включва промотор, оператор и три структурни ДНК секции. Ензимите на гагалактозидазата, галактозидната пермеаза, тиогалактозид трансацетилазата са кодирани. За всеки от тях има ген. Оперона включва части лак Z, лак А, лак Y. произход кодира gengalaktozidazu катализиране лактозата до глюкоза и галактоза. Lac Y взаимодейства с галактозид пермеаза. Този ензим осигурява транспортиране на различни захари. Lac A кодира тиогалактозид трансацетилаза. Ролята му обаче в процеса на използване на млечната захар не е ясна. Като правило всички протеини са в клетките на Escherichia coli в следи от количества. Но когато расте в среда, където лактозата действа като единствен източник на енергия и въглерод, броят на ензимите нараства 1000 пъти.

Конституционен синтез

Лактозен оперон включва структурния разрез lac 1. Той е кодиран протеин на репресор. В активното си състояние е тетрамер, който се образува от четири копия на lac 1 региона - полипептиди, включително 360 аминокиселини. Клетки с промени в този ген за синтеза на съставните протеини кодирани лак Z, Y и А. В този случай, това е възможно, ако има не само мутации в репресора, но в изложението. Такива промени винаги са цис-господстващи. Това се дължи на факта, че операторът, за разлика от усмирител, могат да бъдат повлияни от възможността за транскрипция само когато се намира в непосредствена близост до промотора. Ако в клетката има индуцирани съединения, те влизат в конкуренция с оператора за репресорните молекули.

дросели

Те могат да бъдат различни връзки. Млечната захар действа едновременно като индуктор и като субстрат. В нормалните клетки и в отсъствието на индуцирани съединения, остатъчната активност на ензимите позволява проникването на лактоза в минимални количества. В резултат на каталитичната реакция млечната захар се трансформира в алолактоза. Той от своя страна комуникира с репресиращия и предизвиква изключването му от оператора. Това позволява РНК полимеразата да се прикрепи с промотора. Това ще започне транскрипцията на лак-Z, А и Y. Съединенията действат само като дросели, IPTG и TMG се използват за изучаване на контрола на лактоза оперон.

Положителни елементи

Тяхното откриване се дължи на диаксия. Същността на това явление е, че използването на млечна захар започва само след като се използва цялата налична глюкоза в средата. Диаксията е една от проявите на катаболни репресии. Този глюкозен ефект е известен още през 1940-те. миналия век. Тя се изразява в неспособността на Е. coli да катаболизира различни въглехидрати в присъствието на глюкоза. Тя от своя страна действа като по-ефективен източник на енергия.

Механизъм на ефекта

Той успя да дешифрира Пашан и Пърлман. Те откриват два елемента, които се транскрибират от лак-оперон. Това е малка молекула-ефектор - сАМР (цикличен аденозин монофосфат) и протеин-активатор на катаболизма на катаболизма. В еукариотите първият действа като медиатор на действието на хормоните. Установено е, че добавянето на сАМР в Е. Coli клетки, които растат в среда, в присъствието на глюкоза, забавя скоростта му, но се отстранява катаболитно репресия. Това, на свой ред, причинява възможността за експресия на lac оперона при едновременно наличие на лактоза и глюкоза. След известно време се разкрива обратна връзка. Активността на ензима, който синтезира сАМР, се потиска от глюкозата.

заключение

Транскрипцията на оперона е под двоен контрол - отрицателна и положителна. CAP-cAMP комплексът позволява РНК полимеразата да се свърже с матричната ДНК преди началото на процеса. Понастоящем учените са дешифрирали пълната нуклеотидна верига на регулаторния участък на лак оперона, в който присъстват оператор и промотор. Освен това, през 1969 г., тя е разпределена чист ДНК фрагмент, съдържащ лак-1 промотор и напълно секвенция оператор, лак-Z и лак Y. фрагмент В проучването беше установено, че значителна роля във взаимодействието на мултимерни протеини с ДНК принадлежи симетрични структури - палиндрома , В оператора lac operon има 26 от тях. В същото време 14 от тях се различават по спецификата. В различни вериги те се четат еднакво, но в обратната посока. Палиндромът също така се открива в промоторната област, взаимодействаща с CAP-сАМР комплекс.