FORSØKET
som presentert i problemløsningstesten i siste utgave Av Biokjemi og Molekylærbiologisk Utdanning , er transkripsjonsenheten som koder for enzymer av tryptofanbiosyntese regulert av trp1-repressoren: tryptofan som virker som en corepressor binder seg til og aktiverer repressoren, som igjen binder seg til operatørområdet og blokkerer bevegelsen AV rna-polymerase og dermed transkripsjonen av strukturelle gener trp E, D, C, B og a som koder for enzymer av tryptofansyntese. Imidlertid er denne inhiberingen «lekkende»: det er noen transkripsjon av operonen selv i nærvær av tryptofan; dette ville kaste bort energi for å produsere enzymer som ikke er nødvendig. En annen reguleringsmekanisme, kalt demping, slår ned denne gjenværende transkripsjonen på trp-operonen .
en kort region mellom operatøren og det første strukturelle genet (trp E), kalt leder (Fig. 1), er ansvarlig for demping. Ledersekvensen er ∼140 basepar lang og koder for 5 ‘ – end-regionen av trp mRNA før initieringskodonet til det første strukturelle genet. Lederen regionen trp mRNA har en unik struktur(Fig. 2a). Den inneholder en kort åpen leseramme (ORF) som koder for et oligopeptid kalt leader peptid. To palindromiske sekvenser (region 1/2 og region 3/4) produserer selvkomplementær basepairing som fører til dannelsen av hårnålstrukturer. Den andre hårnålen (region 3/4) etterfølges Av En Strekning Av Oss, og skaper en strukturell egenskap for visse transkripsjonsterminatorer. ORF-kodingen for lederpeptidet overlapper med region 1 og inneholder to kodoner for tryptofan. I tillegg er regioner 2 og 3 komplementære ikke bare til henholdsvis regioner 1 og 4, men også til hverandre. Denne ganske kompliserte strukturen av ledersekvensen setter scenen for en genial reguleringsmekanisme for transkripsjon av operonen.
Fig. 1. Strukturen av tryptofan operon Av E. coli.(P, promoter; o, operatør; l, leder; E, D, C, B og a, strukturelle gener. Figuren er ikke trukket i skala: p, O og L-regioner er mye kortere enn proteinkodende gener.)
Fig. 2. Demping i reguleringen av trp operon Av E. coli. (a) strukturen til 5’‐end-regionen av trp mRNA. (b) Avslapping av demping i lav‐tryptofan medium. (c) tidlig avslutning (demping) av trp transkripsjon i høy-tryptofan medium (for detaljer se teksten).
Demping er basert på koplet transkripsjon / oversettelse i prokaryoter: ribosomer binder til nascent mrna som danner kromosom-polysomkomplekser; dermed begynner proteinsyntese på voksende mRNA-kjeder. Hvis tryptofan ikke er tilgjengelig (Fig. 2b), ribosomet boder i lederen peptid koding ORFs forstyrre hårnål 1/2 og fører til dannelsen av hårnål 2/3. Denne hårnålen forhindrer genereringen av terminerings hårnålen 3/4 (kalt attenuator), og DERMED ER RNA-polymerase i stand til å fortsette forlengelse og transkriberer hele operonen til en full lengde transkripsjon. Men hvis tryptofan er tilstede, fortsetter ribosomet å bevege seg og forhindrer dannelsen av både hårnål 1/2 og 2/3 (Fig. 2c). Attenuator hårnål 3/4 kan danne og avslutter transkripsjon. Leder-peptidet og kort leder-RNA blir så raskt degradert, og de strukturelle gener blir ikke transkribert. Gå gjennom mekanismen og løse følgende test. i dette fiktive eksperimentet brukes to trp operonmutanter: i en av dem ble DE TO UGG-kodonene som koder for tryptofan, omdannet Til GGGs (kodoner for glycin; betegnet «trp codon mutant» gjennom hele testen); i den andre ble region 3 slettet («region 3 mutant»).
Villtype E. coli-celler, «trp codon mutants» og «region 3 mutants» dyrkes i et rikt medium som inneholder alle aminosyrer (inkludert tryptofan) i optimale konsentrasjoner. Hva skjer med dem?
Eksperimentanalyse
- (a)
hvis setningen støttes av informasjonen gitt;
- (b)
hvis setningen er motsagt av informasjonen gitt;
- (c)
hvis uttalelsen ikke støttes eller motsiges av informasjonen som er gitt.
- 1)
_____ «Trp codon mutant» celler dør.
- 2)
_ _ _ _ _ vill-type celler vokser raskest.
- 3)
_ _ _ _ _ «Region 3 mutant» celler vokser tregest under slike forhold.
- 4)
____ _ Kromosom-polysomkomplekser dannes på trp-operonen i alle tre cellene.
- 5)
_____ Tryptofan er syntetisert i betydelige mengder i «region 3 mutant» celler bare.
- 6)
_ _ _ _ _ Ved å Bruke ET trp-leder DNA-fragment som en sonde, Identifiserer Northern blot-analyse av cellulært RNA i «trp-kodonmutanter» et sterkt bånd som tilsvarer et 140‐nukleotid-RNA.
- 7)
_____ ved hjelp av samme sonde oppdages store mengder trp‐operonutskrifter i full lengde i rna‐prøver av villtype celle.
de samme cellene dyrkes nå i et medium som inneholder alle aminosyrene unntatt tryptofan. Hvordan oppfører cellene seg under slike forhold?
Eksperimentanalyse
- (a)
hvis setningen støttes av informasjonen gitt;
- (b)
hvis setningen ikke støttes eller motsiges av informasjonen gitt;
- (c)
hvis setningen ikke støttes eller motsiges av informasjonen gitt.
- 8)
_____ «Trp codon mutant» celler dør.
- 9)
_ _ _ _ _ vill-type celler vokser raskest.
- 10)
_ _ _ _ _ «Region 3 mutant» celler vokser tregest under slike forhold.
- 11)
____ _ Kromosom-polysomkomplekser dannes på trp-operonen i alle tre cellene.
- 12)
_ _ _ _ _ Tryptofan er syntetisert i betydelige mengder i «region 3 mutant» celler bare.
- 13)
_____ Ved å Bruke ET trp-leder DNA-fragment som en sonde, Identifiserer Northern blot-analyse av cellulært RNA i «trp-kodonmutanter» et sterkt bånd som tilsvarer et 140‐nukleotid-RNA.
- 14)
_____ ved hjelp av samme sonde oppdages store mengder trp‐operonutskrifter i full lengde i rna‐prøver av villtype celle.