Otkrića egzon-intronske organizacije eukariotskih gena i mogućnost alternativnog spajanja pokazala su da ista nukleotidna sekvenca primarnog transkripta može obezbijediti sintezu nekoliko polipeptidnih lanaca različitih funkcija ili njihovih modificiranih analoga. Na primjer, mitohondrije kvasca sadrže gen box (ili cob) koji kodira respiratorni enzim citokroma b. Može postojati u dva oblika: "dugi" gen, koji se sastoji od 6400 bp, ima 6 egzona ukupne dužine 1155 bp. i 5 introna. Kratki oblik gena sastoji se od 3300 bp. i ima 2 introna. To je zapravo "dugački" gen bez prva tri introna. Oba oblika gena su podjednako dobro izražena.

Nakon uklanjanja prvog introna gena “duge” kutije, na osnovu kombinovane sekvence nukleotida prva dva egzona i dijela nukleotida drugog introna, formira se šablon za nezavisni protein, RNA maturazu (Sl. 3.43). Funkcija RNA maturaze je da obezbedi sledeću fazu spajanja – uklanjanje drugog introna iz primarnog transkripta i, konačno, formiranje šablona za citokrom b.

Drugi primjer je promjena u obrascu spajanja primarnog transkripta koji kodira strukturu molekula antitijela u limfocitima. Membranski oblik antitijela ima dugačak "rep" aminokiselina na C-terminusu, koji osigurava fiksaciju proteina na membrani. Izlučeni oblik antitijela nema takav rep, što se objašnjava uklanjanjem nukleotida koji kodiraju ovu regiju iz primarnog transkripta tokom spajanja.

Kod virusa i bakterija je opisana situacija u kojoj jedan gen može istovremeno biti dio drugog gena, ili neka sekvenca nukleotida DNK može biti dio dva različita gena koji se preklapaju. Na primjer, na fizičkoj mapi genoma faga FX174 (slika 3.44) može se vidjeti da se sekvenca B gena nalazi unutar A gena, a gen E dio sekvence D gena. Organizacija genoma faga uspjela je objasniti postojeću neusklađenost između njegove relativno male veličine (sastoji se od 5386 nukleotida) i broja aminokiselinskih ostataka u svim sintetiziranim proteinima, što premašuje teoretski dozvoljeni za dati kapacitet genoma. Mogućnost sklapanja različitih peptidnih lanaca na mRNA sintetiziranoj iz gena koji se preklapaju (A i B ili E i D) je osigurana prisustvom ribosomskih vezivnih mjesta unutar ove mRNA. Ovo omogućava prevođenje drugog peptida da počne od nove referentne tačke.

Nukleotidna sekvenca B gena je takođe deo A gena, a E gen je deo D gena.

U genomu λ faga takođe su pronađeni preklapajući geni, prevedeni i sa pomakom okvira i u istom okviru čitanja. Takođe se pretpostavlja da se dve različite mRNA mogu transkribovati iz oba komplementarna lanca istog DNK regiona. Ovo zahtijeva prisustvo promotorskih regija koje određuju kretanje RNK polimeraze u različitim smjerovima duž molekule DNK.

Opisane situacije, koje svjedoče o prihvatljivosti čitanja različitih informacija iz iste DNK sekvence, sugeriraju da su preklapajući geni prilično čest element u organizaciji genoma virusa i, moguće, prokariota. Kod eukariota diskontinuitet gena također omogućava sintezu različitih peptida zasnovanih na istoj sekvenci DNK.

Imajući sve ovo na umu, potrebno je izmijeniti definiciju gena. Očigledno, više se ne može govoriti o genu kao o kontinuiranoj sekvenci DNK koja jedinstveno kodira određeni protein. Očigledno, formulu "Jedan gen - jedan polipeptid" i dalje treba smatrati najprihvatljivijom, iako neki autori predlažu da se ona promijeni: "Jedan polipeptid - jedan gen". U svakom slučaju, pod pojmom gen treba podrazumijevati funkcionalnu jedinicu nasljednog materijala, koji je po svojoj hemijskoj prirodi polinukleotid i određuje mogućnost sinteze polipeptidnog lanca, tRNA ili rRNA.

Jedan gen jedan enzim.

Godine 1940. J. Beadle i Edward Tatum su koristili novi pristup da proučavaju kako geni obezbjeđuju metabolizam u pogodnijem objektu istraživanja - mikroskopskoj gljivi Neurospora crassa. Dobili su mutacije u kojima; nije bilo aktivnosti jednog ili drugog metaboličkog enzima. A to je dovelo do činjenice da mutantna gljiva nije mogla sama sintetizirati određeni metabolit (na primjer, aminokiselinu leucin) i mogla je živjeti samo kada je leucin dodan u hranjivi medij. Teorija "jedan gen - jedan enzim" koju su formulirali J. Beadle i E. Tatum brzo je stekla široko priznanje među genetičarima, a i sami su dobili Nobelovu nagradu.

Metode. Odabir takozvanih "biohemijskih mutacija" koje dovode do poremećaja djelovanja enzima koji obezbjeđuju različite metaboličke puteve, pokazao se vrlo plodonosnim ne samo za nauku, već i za praksu. Prvo su doveli do pojave genetike i selekcije industrijskih mikroorganizama, a potom i do mikrobiološke industrije, koja koristi sojeve mikroorganizama koji prekomjerno proizvode takve strateški važne supstance kao što su antibiotici, vitamini, aminokiseline itd. Principi selekcije i genetskog inženjeringa sojeva prekomjernih proizvođača zasnivaju se na ideji da "jedan gen kodira jedan enzim". I iako ova ideja odlična praksa donosi višemilionski profit i spašava milione života (antibiotici) – nije konačna. Jedan gen nije samo jedan enzim.

Prvo istraživanje. Nakon što je 1902. Garrod ukazao na vezu genetskog defekta alkaptonurije s nesposobnošću tijela da razgradi homogentizinsku kiselinu, bilo je važno razjasniti specifičan mehanizam koji leži u osnovi ovog poremećaja. S obzirom da se već tada znalo da metaboličke reakcije kataliziraju enzimi, moglo se pretpostaviti da je kršenje nekog enzima dovelo do alkaptonurije. O takvoj hipotezi raspravljao je Driesch (1896.). To su također izrazili Haldane (1920, vidi) i Garrod (1923). Važne faze u razvoju biohemijske genetike bile su rad Kuhna i Butenandta na proučavanju boje očiju mlinskog moljca. Ephesia kuhniella i slične studije Beadlea i Ephrussija Drosophila(1936). U ovim pionirskim radovima, mutanti insekata koji su prethodno proučavani genetskim metodama odabrani su kako bi se razjasnili mehanizmi djelovanja gena. Međutim, ovakav pristup nije doveo do uspjeha. Ispostavilo se da je problem previše kompliciran, a za njegovo rješavanje bilo je potrebno:

1) izabrati jednostavan model organizma pogodan za eksperimentalno proučavanje;

2) tražiti genetsku osnovu biohemijskih osobina, a ne biohemijsku osnovu genetski određenih osobina. Oba uslova su ispunili Beadle i Tatum 1941. (vidi i Beadle 1945).

Beadle i Tatum model. Njihov je članak počeo ovako:

“Sa stanovišta fiziološke genetike, razvoj i funkcioniranje organizma može se svesti na složen sistem hemijske reakcije koje su nekako kontrolisane genima. Sasvim je logično pretpostaviti da ovi geni ... ili djeluju kao enzimi sami, ili određuju njihovu specifičnost. Poznato je da genetski fiziolozi obično pokušavaju da istraže fiziološke i biološke hemijske baze već poznate nasljedne osobine. Ovaj pristup je omogućio da se utvrdi da mnoge biohemijske reakcije kontrolišu specifični geni. Takve studije su pokazale da enzimi i geni imaju isti red specifičnosti. Međutim, opseg ovog pristupa je ograničen. Najozbiljnije ograničenje je to što u ovom slučaju u vidno polje istraživača spadaju nasljedne osobine koje nemaju smrtonosno djelovanje i stoga su povezane s reakcijama koje nisu previše važne za život organizma. Druga poteškoća... je da tradicionalni pristup problemu uključuje upotrebu spolja manifestnih znakova. Mnoge od njih su morfološke varijacije zasnovane na sistemima biohemijskih reakcija toliko složenih da je njihova analiza izuzetno teška.

Ova razmatranja su nas dovela do sljedećeg zaključka. Studiranje zajednički problem genetsku kontrolu biohemijskih reakcija koje određuju razvoj i metabolizam treba provoditi korištenjem postupak suprotan od općeprihvaćenog: umjesto pokušaja da se otkrije hemijska osnova poznatih nasljednih osobina, potrebno je utvrditi da li geni kontroliraju poznate biohemijske reakcije i kako to rade. Neurospora askomiceta ima svojstva koja omogućavaju implementaciju ovog pristupa i istovremeno služi kao pogodan objekt za genetička istraživanja. Zato je naš program izgrađen na korišćenju ovog organizma. Polazili smo od činjenice da izlaganje rendgenskim zracima uzrokuje mutacije u genima koji kontroliraju određene kemijske reakcije. Pretpostavimo da organizam, da bi preživio u datom okruženju, mora izvršiti neku vrstu hemijska reakcija, onda će mutant, lišen ove sposobnosti, pod ovim uslovima biti neodrživ. Međutim, može se održavati i proučavati ako se uzgaja u mediju kojem je dodan vitalni proizvod genetski blokirane reakcije.”

4 Djelovanje gena 9

Zatim Beadle i Tatum opisuju dizajn eksperimenta (slika 4.1). Sastav kompletnog medijuma uključivao je agar, anorganske soli, ekstrakt slada, ekstrakt kvasca i glukozu. Minimalni medij je sadržavao samo agar, soli, biotin i izvor ugljika. Najdetaljnije su proučavani mutanti koji su rasli na kompletnoj podlozi, a ne na minimalnoj. U cilju uspostavljanja spoja čija je sinteza poremećena u svakom od mutanata, minimalnom agaru su dodane pojedinačne komponente kompletne podloge.

Na ovaj način izolovani su sojevi koji nisu mogli sintetizirati određene faktore rasta: piridoksin, tiamin i para-aminobenzojevu kiselinu. Pokazalo se da su ovi defekti posljedica mutacija na određenim lokusima. Rad je označio početak brojnih studija o neurosporama, bakterijama i kvascima, u kojima je uspostavljena korespondencija između "genetskih blokova" odgovornih za pojedinačne metaboličke korake i specifičnih enzimskih poremećaja. Ovaj pristup je brzo evoluirao u alat za istraživače da otkriju metaboličke puteve.

Hipoteza "jedan gen - jedan enzim" dobila je snažnu eksperimentalnu potvrdu. Kao što je pokazao rad narednih decenija, pokazao se iznenađujuće plodonosnim. Analiza defektnih enzima i njihovih normalnih varijanti ubrzo je omogućila da se identificira klasa genetskih poremećaja koji su doveli do promjene u funkciji enzima, iako je sam protein još uvijek bio detektovan i zadržao imunološka svojstva. U drugim slučajevima, temperaturni optimum aktivnosti enzima se mijenja. Neke varijante mogu se objasniti mutacijom koja utječe na opći regulatorni mehanizam i, kao rezultat, mijenja aktivnost čitave grupe enzima. Takve studije dovele su do stvaranja koncepta regulacije genske aktivnosti u bakterijama, koji je uključivao koncept operona.

10 4. Djelovanje gena

Prvi primjeri enzimskih poremećaja kod ljudi. Prva nasljedna ljudska bolest za koju se može pokazati enzimski poremećaj bila je methemoglobinemija sa recesivnim načinom nasljeđivanja (Gibson i Harrison, 1947; Gibson, 1948) (25080). U ovom slučaju, oštećeni enzim je NADH - zavisna methemoglobin reduktaza. Prvi pokušaj sistematskog proučavanja grupe ljudskih bolesti povezanih sa metaboličkim defektima učinjen je 1951. godine. U studiji bolesti skladištenja glikogena, Corys je pokazao da je u osam od deset slučajeva patološkog stanja koje je dijagnosticirano kao Gierkeova bolest (23220), struktura glikogena u jetri bila normalna varijanta, au dva slučaja jasno je poremećena. . Također je bilo evidentno da se glikogen u jetri, akumulirajući u višku, ne može direktno pretvoriti u šećer, budući da su pacijenti skloni hipoglikemiji. Mnogi enzimi su potrebni za razgradnju glikogena u glukozu u jetri. Dva od njih, amil-1,6-glukozidaza i glukoza-6-fosfataza, izabrani su za proučavanje kao mogući defektni elementi enzimskog sistema. Oslobađanje fosfata iz glukoza-6fosfata je mjereno u homogenatima jetre pri različitim pH vrijednostima. Rezultati su prikazani na sl. 4.2. U normalnoj jetri je utvrđena visoka aktivnost sa optimumom na pH 6-7. Teška disfunkcija jetre kod ciroze povezana je s blagim smanjenjem aktivnosti. S druge strane, u slučaju Gierkeove bolesti sa smrtnim ishodom, aktivnost enzima uopće nije mogla biti otkrivena; isti rezultat je dobijen i pri pregledu drugog sličnog pacijenta. Kod dva bolesnika s manje izraženim simptomima došlo je do značajnog smanjenja aktivnosti.

Zaključeno je da je u ovim slučajevima Gierkeove bolesti sa smrtnim ishodom došlo do defekta glukoza-6-fosfataze. Međutim, u većini blažih slučajeva aktivnost ovog enzima nije bila niža nego kod ciroze jetre, a samo kod dva bolesnika bila je nešto niža (slika 4.2).

Prema supružnicima Corey, abnormalna akumulacija glikogena u mišićnom tkivu ne može biti povezana s nedostatkom glukoza-6-fosfataze, jer ovaj enzim nema u mišićima i normalan je. Kao moguće objašnjenje mišićne glikogenoze sugerirali su kršenje aktivnosti amilo-1,6-glukozidaze. Ovo predviđanje je ubrzo potvrđeno: Forbes je otkrio takav defekt u jednom od klinički značajnih slučajeva bolesti skladištenja glikogena koja uključuje srce i skeletne mišiće. Sada mi

4. Djelovanje gena 11

poznato veliki broj enzimski defekti u bolesti skladištenja glikogena.

Iako se različiti oblici ove bolesti donekle razlikuju po stepenu manifestacije, postoji mnogo zajedničkog među njima klinički. Uz jedan izuzetak, svi se nasljeđuju na autosomno recesivni način. Da enzimski defekti nisu otkriveni, patologija akumulacije glikogena bi se smatrala jednom bolešću s karakterističnim intrafamilijarnim korelacijama u težini, detaljima simptoma i vremenu smrti. Dakle, imamo primjer gdje je genetska heterogenost, koja se mogla pretpostaviti samo na osnovu proučavanja fenotipa (odjeljak 3.3.5), potvrđena analizom na biohemijskom nivou: proučavanje enzimske aktivnosti omogućilo je identifikuju specifične gene.

U narednim godinama, tempo istraživanja enzimskih defekata se povećao, a za 588 identificiranih recesivnih autosomnih gena koje McKusick opisuje u šestom izdanju svoje knjige Mendelijsko nasljeđivanje kod čovjeka (1983), specifični enzimski poremećaji pronađeni su u više od 170 slučajeva. Naš napredak u ovoj oblasti direktno je vezan za razvoj koncepata i metoda molekularne genetike.

Neke faze proučavanja enzimskih poremećaja kod ljudi. Predstavljamo samo najvažnije prekretnice u ovom tekućem procesu: 1934. Völling je otkrio fenilketonuriju

1941. Beadle i Tatum formulirali hipotezu jedan gen-jedan enzim 1948. Gibson je opisao prvi slučaj enzimskog poremećaja u ljudskoj bolesti (recesivna methemoglobinemija)

1952. Cory je otkrio nedostatak glukoze-6-fosfataze kod Gierkeove bolesti

1953. Jervis je pokazao odsustvo fenilalanin hidroksilaze u fenilketonuriji. Bickel je izvijestio o prvom pokušaju ublažavanja enzimskog poremećaja usvajanjem dijete sa malo fenilalanina.

1955. Smithies je razvio tehniku ​​elektroforeze u skrobnom gelu

1956. Carson i saradnici otkrili su defekt glukoza-6-fosfat dehidrogenaze (G6PD) u slučaju inducirane hemolitičke anemije

1957. Kalkar i saradnici opisali su enzimski nedostatak u galaktozemiji, pokazujući da ljudi i bakterije imaju identičan enzimski poremećaj

1961. Krut i Weinberg demonstrirali su enzimski defekt u galaktozemiji in vitro u kultiviranim fibroblastima

1967. Sigmiller i ostali otkrili su defekt hipoksantin-guanin fosforiboziltransferaze (HPRT) u Lesch-Nyhan sindromu

1968. Cleaver je opisao kršenje ekscizijske popravke kod pigmentne kseroderme

1970. Neufeld je identifikovao enzimske defekte u mukopolisaharidozama, što je omogućilo da se identifikuju putevi za razgradnju mukopolisaharida

1974. Brown i Goldstein su pokazali da je genetski određena prekomjerna proizvodnja hidroksimetilglutaril-CoA reduktaze u porodičnoj hiperholesterolemiji posljedica defekta na membrani lociranog lipoproteinskog receptora niske gustine, koji modulira aktivnost ovog enzima (HMG).

1977 Sly i saradnici su pokazali da fibroblast receptori prepoznaju manoza-6-fosfat (kao komponentu lizozomalnih enzima). Genetski defekt u preradi sprečava vezivanje lizosomskih enzima, što rezultira poremećenim oslobađanjem u citoplazmu i naknadnim izlučivanjem u plazmu (bolest I-ćelija)

12 4. Djelovanje gena

1980. Kod pseudohipoparatireoze otkriven je defekt proteina koji omogućava spajanje receptora i ciklaze.

To se dogodilo 1941. Ispostavilo se da je "prvi genetičar" gljiva s romantičnim imenom - neurospora. Zvuči li zaista lijepo? Štaviše, neurospora je vrlo atraktivnog izgleda. Stavite micelij gljive pod jaku lupu i divite se: tankoj prozirnoj čipki... Možete satima gledati gljivu uzgojenu u epruveti, diveći se savršenom stvaralaštvu prirode. Samo su ga američki genetičari Beadle i Tatum gledali kao na istraživače, a ne kao na domaće prirodne filozofe. Naučnici su u suptilnostima naučili strukturu gljive kako bi je natjerali da radi za genetiku. I to je ono što me obradovalo. Neurospora je haploidni organizam. Ona ima samo 7 hromozoma običan život u miceliju gljive nema ćelija sa dvostrukim setom. To znači da ako se u gljivi pojavi mutantni gen, posljedice toga će se pojaviti vrlo brzo - uostalom, neurospora nema drugi dominantni gen!

Ali to nije sve. U neurosporama možete pronaći ... seksualnu fazu razvoja. U nekom trenutku života, posebne, "ženske" ćelije se pojavljuju u miceliju gljive. One su, kao i sve ćelije micelija, haploidne, ali za razliku od njih, sposobne su da se spoje sa bilo kojom drugom ćelijom, koja tako igra ulogu "muške". Dakle, postoji diploidna ćelija sa dvostrukim setom hromozoma. Sada ih je 14.

U početku se jezgra takve ćelije ne spajaju, već se mitotički dijeli nekoliko puta, formirajući ostrvo diploidnih stanica u miceliju. Usput, možda je ovo ostrvo "nacrt verzija" prirode pri stvaranju višećelijskog diploidnog organizma životinja i biljaka?

Ali u jednoj od diploidnih ćelija, jezgra se spajaju. U ovom slučaju, proces ukrštanja i redukcijske podjele odvija se u jezgru. Jednom riječju, stanica vrši dvije diobe mejoze, nakon čega se formiraju četiri haploidne ćelije. Smješteni su u granatu tačno u nizu, kao vojnici u redovima. Zatim se svaka ćelija ponovo mitotički dijeli i to je to. Kao rezultat, formira se 8 ćelija (nazivaju se askospore), koje su obučene u ljusku.

A sada zamislimo da se dogodila "nevolja" jednom od gena matične ćelije - on je mutirao. Nakon ukrštanja, koje će se dogoditi nakon fuzije jezgara, razvit će se dvije hibridne ćelije, a mutantni gen će pasti u jednu od njih. Takva ćelija će dati i potomstvo - četiri askospore. Torba će sadržavati dvije genetski različite vrste askospora. Kako saznati da li među njima ima mutanata? To su uradili Beadle i Tatum. Naučili su kako odabrati askospore iz vrećice i posaditi ih jednu po jednu na hranljivu podlogu. Iz svake askospore, nakon cijelog ciklusa mitotičkih podjela, izrasta micelij - njegov direktni potomak. Ako uporedimo svojstva micelija iz različitih askospora, među njima možemo razlikovati mutantne i normalne.

Ovdje je potrebno reći o još jednom divnom kvalitetu neurospora.

Izuzetno je nepretenciozan i dobro raste u okruženju siromašnom nutrijentima, takozvanom "minimalnom" ili "gladnom" okruženju (nekoliko neorganskih soli, glukoza, amonijum nitrat i vitamin biotin). Od ovih proizvoda normalna gljiva sintetizira sve potrebne aminokiseline, proteine, ugljikohidrate i vitamine, osim biotina.

Ali naučnici su "pogodili" jedan od gena ultraljubičastim ili rendgenskim zracima i on je postao mutant. Ako je sposobnost sintetiziranja bilo koje vitalne aminokiseline bila povezana s tim, to će se odmah otkriti: neke askospore - potomci ženske stanice prestat će rasti u izgladnjelom okruženju. I nemojte čekati stotine generacija gljiva. Uostalom, askospora nema drugi gen koji nadoknađuje oštećenu funkciju: njeni potomci su, kao što smo već rekli, haploidni, odnosno sadrže samo jedan skup kromosoma.

Ostaje da se utvrdi koja je to vitalna funkcija pogođena. Beadle i Tatum su odlučili dodati različite aminokiseline, vitamine, soli itd. u podlogu za izgladnjivanje i tamo posaditi čitava stada askospora. Konačno! Jedna od askospora proklijala je na mediju izgladnjivanja sa argininom, a druga na podlozi sa triptofanom. To znači da prvi nije narastao jer nije mogao stvoriti niti jedan molekul arginina, drugi - triptofan. Postoji samo jedan razlog - na hromozomu askospore je zahvaćen gen koji "upravlja" sintezom triptofana. Na sličan način, Beadle i Tatum su pronašli 380 mutanata (!) koji su nosili mutaciju u 100 odvojenih gena koji kontrolišu vitalne biohemijske reakcije.

A evo šta je zanimljivo. Za svaki gen je pronađeno nekoliko mutanata. Dakle, gen odgovoran za sintezu triptofana čini 30 mutanata. I da li su svi isti? Da li je svačija sposobnost sinteze triptofana narušena u jednom trenutku gena? Da bi odgovorili na ovo pitanje, naučnici su ukrstili svih 30 mutanata.

U ovim eksperimentima, mutanti su podijeljeni u dvije grupe. Mutanti prve grupe su se međusobno nadopunjavali sa mutantima druge grupe tokom crossing overa. Kao rezultat toga, među askosporama su pronađeni rekombinanti divljeg tipa * koji sintetiziraju triptofan. To znači da dva gena moraju biti uključena u sintezu triptofana: kod mutanata prve grupe jedan gen je pogođen, kod mutanata druge grupe drugi. Ali šta kontrolišu ovi geni?

* (Ovo je naziv tipa koji nije promijenjen mutacijama, najčešći je u prirodnim uvjetima.)

Mutanti obje grupe su rasli ako se umjesto triptofana dodaju serin i indol, a triptofan se pojavio u mediju. To znači da bi svi mutanti mogli pretvoriti indol i serije u triptofan. Otuda zaključak: indol i serija su prekursori triptofana u lancu njegove biosinteze u živoj ćeliji.

Ova pretpostavka je potvrđena kada je pronađen mutant kod kojeg je ova funkcija bila blokirana. Nije proizveo enzim triptofan sintetazu koji imaju divlje neurospore.

Mutanti prve grupe također su bili sposobni sintetizirati supstancu koja je stimulirala rast mutanata druge grupe. Ispostavilo se da je ova tvar antranilna kiselina, koja očito funkcionira kao prekursor indola. To znači da je kod mutanata prve grupe poremećena reakcija pretvaranja antranilne kiseline u indol, dok mutanti druge grupe ne mogu sintetizirati antranilnu kiselinu, ali su je u stanju pretvoriti u indol.

Na osnovu ovih podataka otkrivena je metoda za sintezu triptofana u živim stanicama: antranilna kiselina se pretvara u indol. Indol se spaja sa serinom i pod uticajem enzima triptofan sintetaze pretvara se u triptofan. Najmanje tri gena sudjeluju u sintezi triptofana, svaki od njih je odgovoran za proizvodnju enzima. Ovi geni se mogu mapirati na hromozomu neurospore u reakcijama križanja.

Tako su 1941. godine, prvi put u istoriji prirodnih nauka, naučnici pronašli na hromozomu gene odgovorne za sintezu proteina - enzima. Beadle i Tatum su zaključke svog istraživanja formulirali na sljedeći način: "Jedan gen - jedan enzim". Pretpostavlja se da ćelijski geni kontroliraju sintezu svih njenih enzima koji katalizuju metaboličke reakcije, a svaki gen kontrolira samo jedan enzim.

Ako razmislite o tome, možete zamisliti da je opseg ove hipoteze mnogo širi nego što joj naziv govori. Zaista. Znamo da su svi enzimi proteini. Ali u stvari, osim enzima, u tijelu postoje neenzimski proteini. To su hemoglobin, antitijela i drugo. Gdje su pohranjene informacije za njihovu sintezu? Takođe u hromozomskim genima. Zato hipoteza "Jedan gen - jedan enzim" sada zvuči ovako: "Jedan gen - jedan protein", ili čak: "Jedan gen - jedan gulipeptidni lanac".

Do 1941. genetika i biohemija bile su zasebne nauke, a svaka je, zahvaljujući svojim mogućnostima, pokušavala da pronađe ključ za tajne života: genetičari su otkrili gene, biohemičari enzime. Eksperimenti američkih naučnika Beadlea, Tatuma i Brennera povezali su ove dvije jedinice života zajedno i postavili temelje zajedništva genetike i biokemije, a ujedno i takav napredak u znanju koji nije bio jednak u cijeloj istoriji biologije. . Gen se pojavio kao specifična jedinica koja kontrolira sintezu određenog proteina. Bio je to kvalitativno novi nivo istraživanja.

Eksperimenti sa neurosporama inspirisali su naučnike, ali i dalje je trebalo odgovoriti na pitanja: šta je gen? Od kog materijala je napravljen? Kako reguliše sintezu proteina?

Genetika je razotkrila ove zagonetke prirode tek nakon što je počela tražiti u carstvu bakterija. Ali prije nego počnemo priču o novim junacima genetskih eksperimenata, moramo ih konačno bolje upoznati.

jedan gen - jedna teorija enzima- teorija "jedan gen - jedan enzim".

Koncept da samo jedan enzim može biti kodiran jednim genom; ovaj odnos se strožije odražava u teoriji „jedan gen - jedan polipeptid“, jer jedan enzim može biti heteropolimer i uključivati ​​polipeptidne lance kodirane različitim genima.

(Izvor: "Englesko-ruski objašnjavajući rečnik genetskih termina". Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moskva: Izdavačka kuća VNIRO, 1995.)

• - jedan gen - hipoteza jednog polipeptida - teorija "jedan gen - jedan polipeptid"...
• - teorija "jedan gen - jedan protein". hipoteza "jedan gen, jedan polipeptid"...

  Molekularna biologija i genetika. Rječnik

• - teorija "jedan gen - jedan polipeptid". hipoteza "jedan gen, jedan polipeptid"...

  Molekularna biologija i genetika. Rječnik

• - jedan enzim - teorija dva gena - teorija "jedan enzim - dva gena"...

  Molekularna biologija i genetika. Rječnik

• - Sre. Sam sam kao prst na celom svetu, nemam ženu, nemam dece, nemam kolac, nemam dvorište, nemam ko da me skloni ili brine... Saltikov. Pokrajinski bodovi. 5. Božićno drvce. sri Tako da živim ... baš kao Bog u skudelnici ...

  Objašnjeno-frazeološki rječnik Michelsona

• - Iz pjesme "Među ravnom dolinom" pjesnika Alekseja Fedoroviča Merzljakova, koja je kasnije postala riječi popularne pjesme: Među ravnom dolinom, Na glatkoj visini, moćni hrast cvjeta, raste U ...

  Rječnik krilatih riječi i izraza

• - Prvi govornik ne želi da primeti razliku ni u čemu. Sagovornik se očigledno ne slaže sa ovim stavom...

  Rječnik narodne frazeologije

• - Jedan štap, dve žice.... - ovo se najčešće zove primitivna muzika, loša muzički instrumenti. O devojkama - ovo je za rimu...

  Rječnik narodne frazeologije

• - vidiš oni žive kao brat i sestra...
• - Cm....

  IN AND. Dal. Izreke ruskog naroda

• - Cm....

  IN AND. Dal. Izreke ruskog naroda

• - Vidite ŽIVOT -...

  IN AND. Dal. Izreke ruskog naroda

• - Jedan skače, jedan plače i sam...

  IN AND. Dal. Izreke ruskog naroda

• - Vidite ROSE -...

  IN AND. Dal. Izreke ruskog naroda

• - Sto i jedan brat, svi u jedan red, stoje zajedno povezani...

  IN AND. Dal. Izreke ruskog naroda

• - Vidi mladoženja -...

  IN AND. Dal. Izreke ruskog naroda

"teorija jedan gen - jedan enzim" u knjigama

Epilog Jedno dete, jedna učiteljica, jedan udžbenik, jedna olovka...

Epilog Jedno dete, jedan učitelj, jedan udžbenik, jedna olovka... Birmingem, avgust 2013. U martu se naša porodica preselila iz stana u centru Birmingema u kuću koju smo iznajmili u mirnoj zelenoj ulici. Ali svi osjećamo da je ovo naš privremeni dom. Naša kuća

48. DESET TAČKA KOJE TREBATE DRŽATI PRED OČIMA DOK SE PRIPREMATE ZA PREZENTACIJU JEDAN NA JEDAN

48. DESET TOČKI KOJE TREBATE DRŽATI PRED OČIMA DOK SE PRIPREMATE ZA PREZENTACIJU JEDAN NA JEDAN Mnogi prodavci rade isključivo jedan na jedan. Potrebno je mnogo vještine da bi se na ovaj način zaradilo za život. I što je najvažnije, nikad

POGLAVLJE 2 Ekonomski položaj izolovanog pojedinca

POGLAVLJE 2 Ekonomska situacija izolovanih

Poslovni modeli jedan za jedan: TOM'S nisu samo cipele, već i sunčane naočale

Poslovni modeli jedan za jednog: TOM'S nisu samo cipele, to su i naočare za sunce

e. Borba Žežaćana jedan na jedan sa križarima i bitka kod Durbe

autor Gudavičius Edvardas

e. Borba Samogićana jedan na jedan s križarima i bitka kod Durbe Sporazumi između Mindaugasa i Livonskog reda podijelili su konfederativne veze litvanskih zemalja. Samogiti su ostali sami. Vodstvo Teutonskog reda, koje je poslalo Eberhardta Zanea u Livoniju, postavilo ga je pred njega,

Rusi, Ukrajinci, Belorusi - jedan jezik, jedan pol, jedna krv

Iz knjige autora

Rusi, Ukrajinci, Bjelorusi - jedan jezik, jedan pol, jedna krv Kako je najlakše oslabiti, okrvariti narod? Odgovor je jednostavan i dokazan vekovima. Da bi se narod oslabio, potrebno ga je razdvojiti, iseći na komade i uvjeriti formirane dijelove da su odvojeni, nezavisni,

Jedino što preostaje jeste da počnete da upravljate… Jedna po osoba, dan po dan

Iz knjige autora

Ostaje samo da počnete da upravljate... Jedna osoba, dan po dan. Ako ste obavili sve potrebne pripreme, onda ste spremni da započnete redovne razgovore sa svakim od svojih podređenih. Prije prvog sastanka, pripremite ponovnim čitanjem pejzaža upravljanja

PS4 je počeo, Xbox One je na putu: jedan na jedan ili dva protiv svih? Evgenij Zolotov

Iz knjige Computerra Digital Magazine br.200 autor Computerra magazine

PS4 je počeo, Xbox One je na putu: jedan na jedan ili dva protiv svih? Evgeny Zolotov Objavljeno 18. novembra 2013. Dugotrajno primirje u ratu igračkih konzola je završeno: u petak je počela prodaja Sony PlayStation 4 u Sjedinjenim Državama, a njegovog glavnog rivala, Xbox One, od

Pristup jedan: Jedan vlasnik proizvoda - jedan zaostali posao

Iz knjige Scrum i XP: bilješke s prve linije autor Kniberg Henrik

Situacija #1 Ti i gopnik licem u lice. Nema svjedoka šta se dogodilo.

Iz knjige Nož u ruci [Pravne karakteristike narodne samoodbrane] autor Gernet Victor

Situacija #1 Ti i gopnik licem u lice. Nema svjedoka šta se desilo I. Gopnik je povrijeđen, ali je preživio. Ako je žrtva zaista gopnik u pravom smislu te riječi (prema izgled, držanje i karakterističan sleng, to se određuje sa

1. Jedna teorija - jedan odgovor.

Iz knjige Kad te dijete izluđuje od Le Champ Ed

1. Jedna teorija - jedan odgovor. Kada smo dr. Spok i većina nas ponovo otkrili hranjenje na zahtjev u 10-ima, činilo nam se i humano i razumno. Siguran sam da su decu hranili kada su bili gladni, stavljali na spavanje kada su bili umorni i stavljali na nošu kada su

Pohvalite ljude jedan na jedan i grupe ispred svih

Iz knjige Ozbiljan razgovor o odgovornosti [Šta učiniti s prevarenim očekivanjima, prekršenim obećanjima i neispravnim ponašanjem] autor Patterson Curry

Pohvalite ljude jedan na jedan i grupe pred svima. Ova preporuka je takođe u suprotnosti sa onim što se obično dešava u organizacijama. Sama ideja svake dodele nagrada je da se pokaže pred kolegama i prijateljima. Međutim, prema nalazima istraživanja, mnogi

Dobio sam misao koja mi je savjetovala da se povučem u pustinju i živim zajedno s Bogom, jedan na jedan.

Iz knjige Autobiografija autor Kavsokalivit Porfiry

Prihvatio sam misao koja mi je savjetovala da se povučem u pustinju i živim zajedno s Bogom, jedan na jedan. Moj um je već pobegao u pustinju“, priseća se starac Porfirije. - Ostaje samo da zamolite starca za blagoslov, uzmete ranac sa krekerima, sakrijete se kako biste stalno pevali

Psalam 46. Jedan Gospod, jedan kralj, jedan narod

Iz knjige Novi biblijski komentar 2. dio ( Stari zavjet) autor Carson Donald

Psalam 45 Ps. 46 poziva sve narode da daju slavu takvom Bogu (2), da proslave Gospoda kao Kralja cele zemlje. Osnova za ovo

39 čudna činjenica: procjenjuje se da se genije rađaju - jedan na 10 hiljada ljudi, a iz nekog razloga jedan od 5-10 miliona postane genije

Iz knjige The Brain Gene autor Kuzina Svetlana Valerievna

39 čudna činjenica: procjenjuje se da se geniji rađaju - jedan na 10 hiljada ljudi, a iz nekog razloga jedan od 5-10 miliona postane genije.To znači da već danas, početkom 21. vijeka, oko sto hiljada ljudi na milijardu stanovnika planete mogao razviti do nivoa genija, ali

Genetika- nauka nikako nije mlada, istraživanja u njoj traju već nekoliko vekova, počev od Mendela 1865. godine pa sve do danas. Termin "gen" za jedinicu nasljedne karakteristike prvi je predložio Johannsen 1911. godine, a 1940-ih je usavršen konceptom "jedan gen - jedan enzim" koji su predložili Tatum i Beadle.

Ova pozicija je utvrđena u eksperimentima na mušicama Drosophila, ali se podjednako odnosi i na ljude; Na kraju krajeva, život svih bića je određen njihovom DNK. Molekul DNK kod ljudi je veći nego u svim drugim organizmima i složeniji je, ali suština njegovih funkcija je ista za sva živa bića.

koncept " jedan gen - jedan enzim“, koji je nastao na osnovu ideja Tatuma i Beadlea, može se formulirati na sljedeći način:
1. Svi biološki procesi su pod genetskom kontrolom.
2. Svi biohemijski procesi odvijaju se u obliku faznih reakcija.
3. Svaka biohemijska reakcija je na kraju kontrolisana različitim individualnim geni.
4. Mutacija određenog gena dovodi do promjene u sposobnosti ćelije da izvrši određenu hemijsku reakciju.

Od tada se koncept "jedan gen - jedan enzim" donekle proširio i sada zvuči kao " jedan gen - jedan protein". osim toga, najnovije istraživanje ukazuju da neki geni djeluju u suradnji s drugima, što rezultira stvaranjem jedinstvenih proteina, tj. neki geni mogu kodirati više od jednog proteina.

ljudski genom sadrži oko 3 milijarde nukleotidnih parova; vjeruje se da sadrži od 50.000 do 100.000. Nakon dešifrovanja genoma, ispostavilo se da postoji samo oko 30.000 gena, a interakcija ovih gena je mnogo komplikovanija nego što se očekivalo. Geni su kodirani u lancima DNK, koji u kombinaciji s određenim nuklearnim proteinima formiraju hromozome.

Geni- ne samo segmenti DNK: oni su formirani kodirajućim sekvencama - egzonima, isprepletenim nekodirajućim sekvencama - intronima. Egzoni, kao izraženi dio DNK, samo su mali dio najvažnijeg molekula organizma; većina se ne eksprimira, formira se od introna i često se naziva "tiha" DNK.

Približna veličina i struktura ljudski genom prikazano na donjoj slici. Funkcionalna dužina ljudskog hromozoma izražava se u centimorganidima. Centimorganid (cm) - udaljenost preko koje je vjerovatnoća prelaska tokom mejoze 1%. Analiza genske veze je pokazala da je dužina ljudskog genoma oko 3000 cM.

Srednje hromozoma sadrži oko 1500 gena, kodiranih u 130 miliona parova baza. Slika ispod šematski prikazuje fizičke i funkcionalne dimenzije genoma: prva je izračunata u parovima nukleotida, a druga je u cM. Većina ljudskog genoma predstavljena je "tihim" DNK i nije izražena.

On DNK šablon Kao rezultat procesa transkripcije, sintetizira se RNK, a zatim protein. Dakle, sekvenca DNK u potpunosti određuje sekvencu funkcionalnih proteina ćelije. Svi proteini se sintetiziraju na sljedeći način:
DNK => RNK => protein

Genetski aparat ljudi i drugih sisara složeniji je od onog kod drugih živih organizama, budući da se dijelovi nekih gena kod sisara mogu kombinirati s dijelovima drugih. geni, što rezultira sintezom potpuno novog proteina ili kontrolom određene ćelijske funkcije.

Stoga je moguće da osoba poveća broj eksprimiranih gena bez stvarnog povećanja količine eksprimiranih gena. DNK ili apsolutni broj gena.
Sveukupno, oko 70% cjelokupnog genetskog materijala nije eksprimirano.