Découverte et fonction de l'opération de lac

Il Opéron lac Il s'agit d'un groupe de gènes structurels qui a la fonction de codage des protéines impliquées dans le métabolisme du lactose. Ce sont des gènes qui sont commandés consécutivement dans le génome de presque toutes les bactéries et ont été étudiés avec un effort particulier dans la bactérie "modèle" Escherichia coli.

Le lac Opeon était que le modèle utilisé par Jacob et Monod en 1961 pour la proposition d'arrangements génétiques sous la forme d'une opeone. Dans leurs œuvres, ces auteurs ont décrit comment l'expression d'un ou plusieurs gènes pouvait "éclairer" ou "sortir" à la suite de la présence d'une molécule (lactose, par exemple) dans le milieu de croissance.

Schéma général de l'Opeon. Tereseik. Travail dérivé de l'image G3Pro. La traduction espagnole d'Alejandro Porto. [CC par (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)]

Les bactéries qui se développent dans des milieux riches dans des composés carbone ou des sucres autres que le lactose, comme le glucose et le galactose, ont de très faibles quantités des protéines nécessaires à la métabolisation du lactose.

Ensuite, en l'absence de lactose, l'opérateur est "désactivé", empêchant l'ARN polymérase de transcrire le segment de gène correspondant au lac opeon. Lorsque la cellule "perçoit" la présence de lactose, l'opéone est activée et ces gènes sont normalement transcrits, qui est connu sous le nom de "l'allumage" de l'opérateur.

Tous les gènes de l'opéron sont traduits en une seule molécule de Messenger RN.

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Découverte

La théorie de Jacob et Monod s'est développée dans un contexte où très peu de choses sur la structure de l'ADN. Et c'est que seulement huit ans avant que Watson et Crick ne fassent leur proposition sur la structure de l'ADN et de l'ARN, de sorte que les messagers se sont à peine connus.

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Jacob et Monod dans les années 1950 avaient déjà montré que le métabolisme bactérien du lactose était génétiquement régulé par deux conditions très spécifiques: la présence et l'absence de lactose.

Les deux scientifiques avaient observé qu'une protéine ayant des caractéristiques similaires à une enzyme alostérique était capable de détecter la présence de lactose au milieu et, qu'une fois le sucre détecté, la transcription de deux enzymes est stimulée: une perméère lactose et une autre galactosidase.

De nos jours, il est connu que les exercices de la perméase fonctionnent dans le transport du lactose dans la cellule et que la galactosidase est nécessaire pour "casser" ou "couper" la molécule de lactose dans le glucose et le galactose, afin que la cellule puisse profiter de ce disaccharide dans son son parties constitutives.

Près des années 1960, il avait déjà été déterminé que la perméée et le lactose de la galactosidase étaient codifiées par deux séquences génétiques adjacentes, la région z et la région et, respectivement.

Operón lac fait partie du génome de la bactérie Escherichia coli. Source: niaid [cc par 2.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 2.0)], via Wikimedia Commons

Enfin, en 1961, Jacob et Monod ont présenté un modèle génétique composé de cinq éléments génétiques:

- Un promoteur

- Un opérateur et

- les gènes z, et et à.

Tous ces segments se traduisent par un seul ARN messager et incluent les pièces essentielles pour définir pratiquement tout opérateur bactérien dans la nature.

Expériences et analyse génétique

Jacob, Monod et ses collaborateurs ont fait de nombreuses expériences avec des cellules bactériennes qui possédaient des mutations qui ont rendu les souches incapables de métaboliser le lactose. Ces souches ont été identifiées avec le nom de la souche et la mutation correspondante qu'ils possédaient.

De cette façon, les chercheurs ont pu identifier les mutations des gènes LACZ, qui code pour la β-galactosidase, et Lacy, qui code pour la permère lactose, a produit des bactéries du type lac-, c'est-à-dire, les bactéries incapables de métaboliser le lactose.

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De la «cartographie génétique» à l'aide d'enzymes de restriction, l'emplacement des gènes dans les différentes souches a ensuite été déterminé, un fait qui a permis d'établir que les trois gènes LACZ, Lacy et Laca sont trouvés (dans cet ordre) dans le chromosome bactérien dans un Groupe de gènes adjacents.

L'existence d'une autre protéine, appelée protéine répressive, qui n'est pas nécessairement considérée comme une «partie» de l'opérateur, a été élucidée par des mutations d'un gène appelé laci-. Cela code pour une protéine qui se lie à la région «opérateur» de l'opérateur et évite la transcription des gènes pour la β-galactosidase et la permère lactose.

On dit que cette protéine ne fait pas partie des gènes qui composent le lac opeon, car ils sont en fait situés "en amont" de ces derniers et sont transcrits dans différents messagers ARN.

Opéron Lac Operation Scheme (Source: Barbarossa chez Dutch Wikipedia [CC BY-SA (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /)] via Wikimedia Commons)

Les souches bactériennes qui ont la mutation lac- expriment "constitutivement" le lacz, le lcy et le lacque.

Beaucoup de ces observations ont été corroborées par transfert des gènes LACI + et LACZ + à une cellule bactérienne qui n'a pas produit les protéines codées par ces gènes dans un milieu lactose.

Étant donné que les bactéries "transformées" de cette manière n'ont produit que l'enzyme de β-galactosidase en présence de lactose, l'expérience a confirmé que le gène LACI était important pour la régulation de l'expression du lac opeon.

Fonction

Le lac Opeon régule la transcription des gènes nécessaires pour que les bactéries assimilent le lactose comme source de carbone et d'énergie. Cependant, la transcription de ces gènes ne se produit que lorsque la principale source d'énergie correspond aux glucides galactoside.

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Dans les cellules bactériennes, il existe des mécanismes qui régulent l'expression des gènes opérationnels du lac lorsqu'ils sont en présence de glucose ou de tout autre sucre "facile" à métaboliser.

La métabolisation de ces sucres implique leur transport à l'intérieur cellulaire et leur rupture arrière ou traitement.

Le lactose est utilisé comme source d'énergie alternative pour les bactéries, les aidant à survivre même après que d'autres sources d'énergie soient épuisées comme le glucose.

Le modèle lac opeon a été le premier système génétique de ce type à être élucidé et, par conséquent, a servi de base pour décrire de nombreux autres opérons dans le génome de différents types de micro-organismes.

Avec l'étude de ce système, la connaissance du fonctionnement des protéines "répresseur" qui se lie à l'ADN. Des progrès ont également été réalisés dans la compréhension des enzymes allesthériques et de la façon dont ils agissent sélectivement lors de la reconnaissance de l'un ou de l'autre substrat.

Une autre avance importante qui découle de l'étude du lac Opeon a été l'établissement de la fonction cruciale jouée par les messagers ARNS pour traduire les instructions trouvées dans l'ADN et aussi comme étape avant la synthèse des protéines.

Les références

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