زیست شناسی, عمومی
تنظیم رونویسی در باکتری های
مهر
باکتری های
باکتری‌ها باید به تغییرات محیطی پاسخ دهند که اغلب شامل تغییرات در مواد مغذی است. اشریشیاکولی ” باکتری مدل“ کلاسیک، در این کار مهارت بسیاری دارد. متابولیسم قند لاکتوز را در نظر بگیرید چرا که نقش عمده‌ای در کشف مفاهیم مهم زیست‌شناسی مولکولی داشته است.
لاکتوز نوعی دی‌ساکارید است که از دو قند ساده‌ی گلوکز و گالاکتوز تشکیل شده است. برای استفاده از لاکتوز به عنوان یک ماده مغذی، لاکتوز باید به اجزای خود تجزیه شود. اشریشیاکولی دارای آنزیمی به نام β-گالاکتوزیداز است که پیوند بین گلوکز و گالاکتوز را تجزیه می‌کند. در سال 1940، یک دانشمند جوان فرانسوی در دانشگاه سوربن، ژاکوب مونود، کشف عجیبی کرد:
وی دید باکتری‌هایی که در مخلوط گلوکز و لاکتوز رشد می‌کنند، قبل از شروع مصرف لاکتوز، ابتدا گلوکز را مصرف می‌کنند. وی با شروع جنگ جهانی دوم تحقیقات خود را متوقف کرد. مونود خدمت خود را در ارتش فرانسه و سپس در جنبش مقاومت زیرزمینی علیه نازی‌ها به اتمام رساند. وی برای جلوگیری از شناسایی، برای ادامه تحقیقات به انستیتو پاستور نقل مکان کرد.
در سال 1954 دانشمند فرانسوی دیگری به نام فرانسوا ژاکوب به مونود پیوست. آنها دریافتند که سنتز β-گالاکتوزیداز می‌تواند توسط لاکتوز یا برخی ترکیبات مرتبط تحریک شود. این مواد را القاکننده نامیدند.
با کمال تعجب، همزمان تولید برخی از پروتئین‌های مرتبط افزایش یافت. این پروتئین‌ها شامل یک پروتئین غشایی است که به ورود لاکتوز به باکتری کمک می‌کند و یک آنزیم ترانس‌استیلاز که محصولاتِ ناقص این مسیر را سم‌زدایی می‌کند. جالب‌تر اینکه آنها جهش‌یافته‌هایی را یافتند که خارج از این سه ژن رخ می‌دهند و می‌توانند بر این سه ژن تأثیر بگذارند.
برای توضیح این مشاهدات، آنها فرض کردند که این سه ژن باید همگی تحت کنترل یک ژن چهارم (ژن Lac I) باشند، که پروتئین چهارمی به نام سرکوب‌کننده را کد می‌کرد. نقشه ژنی، که اکنون به درستی شناخته شده، در شکل 11-7 نشان داده شده است.
هر چهار ژن بخشی از یک اُپرون در نظر گرفته می‌شوند؛ یعنی یک واحد از ژن‌های مورد نیاز برای استفاده از لاکتوز توسط اشریشیاکولی. عملکرد این واحد به شرح زیر است: در غیاب لاکتوز، مهارکننده به محل اپراتور متصل شده و پروموتر را از شروع رونویسی اُپرون منع می‌کند.
هنگامی که لاکتوز یا هر القاکننده‌ی دیگری به مقدار کافی وجود داشته باشد، مهارکننده را از اپراتور خارج کرده و رونویسی اپرون شروع می‌شود. این فعال‌سازی ژن با رفعِ سرکوب همراه است.
همچنین مشاهده می‌شود که تنظیم اپرون‌ها می‌تواند با فعال‌سازی مستقیم اپراتورها رخ دهد (نقش فعال‌سازی CRP ژن‌های lac را در شکل 11-7 ببینید). ممکن است مسیرهای متابولیک متعددی در یک سلول وجود داشته باشند. شبکه‌های تنظیمی بسیار پیچیده‌ای تکامل یافته‌اند تا اطمینان حاصل شود که مسیرهای مناسب در زمان‌های مناسب کار کنند.
ما قبلا اینجا در این مورد مطلبی را منتشر کرده ایم
برگرفته از کتاب تکامل زیست شناسی مولکولی
