問題解決試験：減衰：細菌のトリプトファン生合成を調節するメカニズム

実験

生化学と分子生物学教育の最後の問題解決試験で提示されているように、トリプトファン生合成の酵素をコードする転写ユニットはtrp1リプレッサーによって調節される。: コレプレッサーとして作用するトリプトファンはリプレッサーに結合し、リプレッサーを活性化し、リプレッサーはオペレーター領域に結合し、RNAポリメラーゼの動きをブロックし、トリプトファン合成の酵素をコードする構造遺伝子trp E、D、C、B、およびAの転写をブロックする。 しかし、この阻害は”漏れ”であり、トリプトファンの存在下でさえオペロンの転写があり、これは必要とされない酵素を産生するためのエネルギーを無駄にするであろう。 減衰と呼ばれる第二の調節機構は、trpオペロン上のこの残留転写をノックダウンします。

オペレータとリーダーと呼ばれる最初の構造遺伝子（trp E）との間の短い領域（図。 1)は、減少に責任があります。 リーダー配列は長さ≥140塩基対であり、最初の構造遺伝子の開始コドンに先行するtrp mRNAの5’末端領域をコードする。 Trp mRNAのリーダー領域は独特の構造を有している(図1)。 2a）。 それはリーダーのペプチッドと呼ばれるoligopeptideのための短い開いた読書フレーム(ORF)のコーディングを含んでいます。 二つの回文配列（領域1/2と領域3/4）は、ヘアピン構造の形成につながる自己相補的なベースペアリングを生成します。 第二のヘアピン（領域3/4）は、特定の転写ターミネーターの構造的特徴を作成し、私たちのストレッチが続いています。 リーダーペプチドのORFコードは領域1と重複し、トリプトファンのための二つのコドンが含まれています。 さらに、領域２および３は、それぞれ、領域１および４だけでなく、互いにも相補的である。 リーダー配列のこのかなり複雑な構造は、オペロンの転写のための調節の独創的なメカニズムのための段階を設定します。

減衰は、原核生物における結合された転写/翻訳に基づいています：リボソームは、染色体–ポリソーム複合体を形成する新生mrnaに結合し、したが トリプトファンが利用できない場合（Fig. 2b)、リボソームはヘアピン1/2を破壊し、ヘアピン2/3の形成につながるOrfをコードするリーダーペプチドで停止します。 このヘアピンは、終端ヘアピン3/4（減衰器と呼ばれる）の生成を防止し、したがって、RNAポリメラーゼは伸長を継続することができ、完全長の転写物に全オペロンを転写することができる。 しかし、トリプトファンが存在すると、リボソームは動き続け、ヘアピン1/2と2/3の両方の形成を妨げます（図。 2c）。 減衰器ヘアピン3/4は、転写を形成し、終了することができます。 その後、リーダーペプチドと短いリーダー RNAは急速に分解され、構造遺伝子は転写されない。 メカニズムを確認し、次のテストを解決します。

この架空の実験では、二つのtrpオペロン変異体が使用されています：そのうちの一つでは、トリプトファンをコードする二つのUGGコドンがGGGsに変換された（グリシンのコドン、試験中に”trpコドン変異体”と命名された）。 野生型E。 大腸菌細胞、「ｔｒｐコドン変異体」および「領域３変異体」は、すべてのアミノ酸（トリプトファンを含む）を最適濃度で含有する豊富な培地中で培養される。 彼らはどうなりますか？

実験分析

同じ細胞は、トリプトファンを除くすべてのアミノ酸を含む培地で増殖させました。 このような条件下で細胞はどのように振る舞うのですか？

実験分析

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