Jedna hipoteza enzymu Gene-One (wyjaśniona diagramem)
Jedna hipoteza enzymu Gene-One!
Temat genetyki biochemicznej miał swój początek u Sir Archibolda Garroda (1909), który wskazywał, że recesywna choroba alkaptonurii była odziedziczoną wadą metabolizmu.
Napisał książkę pt. Wrodzone błędy metabolizmu, która jest jedną z klasyków genetyki i biochemii. Powiedział, że choroba alkaptonuria pojawia się z powodu defektu w enzymie. Tak więc ten dziedziczny defekt genetyczny pojawia się z powodu niedoboru enzymu.
Współczesne prace nad genetyką biochemiczną rozpoczęto od odkrycia przez Beadle'a i Tatuma biochemicznych mutantów w Neurospora (ryc. 6.27). GW Beadle i EL Tatum ze Stanford University w Kalifornii traktowali zarodniki Neurospora promieniami X.
Zauważyli, że po leczeniu niektóre zarodniki nie rosną na zwykłej pożywce. Takie przetrwalniki przetrwają, jeśli suplementy diety, takie jak aminokwasy i witaminy, zostaną dodane do pożywki. Beadle i Tatum opracowali technikę, w której po dodaniu minimalnej pożywki zawierającej sole, cukier i biotynę uzupełniamy całą kolekcję aminokwasów i witamin, tworząc kompletną pożywkę.
Stwierdzono, że zarodniki, które nie przeszły mutacji promieniami X, mogą kiełkować na podłożu minimalnym. Ale zmutowane zarodniki musiały zostać dostarczone z dodatkowymi aminokwasami, których już nie wytwarzały dla siebie.
Dziki typ Neurospora crassa będzie rosnąć w minimalnej pożywce i nie wymaga żadnego suplementu dla wzrostu. Mutanty klasy I są uszkodzone w genie A (enzym A) i dlatego nie mogą rosnąć na minimalnym podłożu, chyba że są uzupełnione ornityną lub cytruliną lub argininą.
Mutanty klasy II są uszkodzone w genie B (enzym B) i będą rosły w pożywce uzupełnionej cytruliną lub argininą. Mutanty klasy III są uszkodzone w genie C (enzym C) i będą rosły w podłożu suplementowanym argininą.
Związek między genami i enzymami został nazwany jedną hipotezą jednego gen-jeden enzym. George Beadle podzielił się częścią Nagrody Nobla z 1958 roku w dziedzinie medycyny i fizjologii z EL Tatum za te eksperymenty. Beadle i Tatum wywoływały niedobory metaboliczne przez promieniowanie rentgenowskie w Neurospora.
Stwierdzili, że takie mutanty nie są w stanie syntetyzować pewnych związków, takich jak aminokwasy lub witaminy. Takie mutanty mogą rosnąć na pożywce hodowlanej tylko wtedy, gdy te związki są dostarczane do pożywki.
Dlatego mutanty, które przestają tworzyć jeden lub więcej istotnych związków nazywa się mutantami odżywczymi lub auksotrofami w przeciwieństwie do pierwotnego typu dzikiego, znanego jako prototrofy.
W Neurospora izolowano trzy auksotrofy do syntezy argininy:
(i) Auxotroph C, który rośnie tylko wtedy, gdy arginina jest dostarczana do pożywki minimalnej.
(ii) Auxotroph B, który rośnie tylko wtedy, gdy cytrulina lub arginina są dostarczane do podłoża minimalnego.
(iii) Auksotrof A, który rośnie tylko wtedy, gdy ornitynę lub cytrulinę lub argininę dostarcza się do podłoża minimalnego.
Taka obserwacja (ryc. 6.29) sugeruje biochemiczną ścieżkę syntezy argininy przez Neurospora.
Na podstawie powyższych ustaleń dali oni hipotezę jednego genu-jednego, która stwierdza, że jeden gen syntetyzuje jeden enzym odpowiedzialny za kontrolowanie jednej reakcji biochemicznej. Jak dobrze wiadomo, enzymy składają się z białek. Jednakże zauważono pewne przypadki RNA przejawiające aktywność enzymu.
Jest również oczywiste, że wszystkie białka nie działają jako enzymy. Białka mogą składać się z jednego lub więcej łańcuchów polipeptydowych. Na przykład hemoglobina naszej krwi składa się z czterech łańcuchów polipeptydowych, tj. Łańcuchów 2a i 2p. Tak więc koncepcja jednej hipotezy łańcucha genu polipeptydowego uważana jest za bliższą prawdy.
