En gen-en-enzym-hypotes (förklarad med diagram)
En Gene-En Enzyme Hypotes!
Ämnet för biokemisk genetik började med Sir Archibold Garrod (1909) som påpekade att den recessiva sjukdomen alkaptonuri var en ärvd defekt i ämnesomsättningen.
Han skrev en bok med titeln Inborn errors of metabolism som är en av klassikerna genetik och bio-kemi. Han sa att sjukdomsalkaptonuri uppträder på grund av defekten i ett enzym. Således framträder denna ärftliga genetiska defekten på grund av ett enzyms brist.
Modernt arbete med biokemisk genetik började med upptäckten av Beadle och Tatum av biokemiska mutanter i Neurospora (figur 6.27). GW Beadle och EL Tatum vid Stanford University, Kalifornien behandlade sporer av Neurospora med röntgenstrålar.
De märkte att efter spårning misslyckas några sporer att växa på vanligt medium. Sådana sporer överlever om näringstillskott som aminosyror och vitaminer tillsätts till mediet. Beadle och Tatum utvecklade en teknik i vilken ett minimalt medium med salter, socker och biotin när den tillsattes med en hel samling av aminosyror och vitaminer för att bilda komplett medium.
Det konstaterades att sporer som inte hade genomgått mutation av röntgenstrålar kunde spira på minimal medium. Men muterade sporer måste levereras med ytterligare aminosyror som de inte längre gjort för sig själva.
Vildtyp Neurospora crassa kommer att växa i minimal medium och kräver ingen tillägg för tillväxt. Klass I-mutanter är defekta i gen A (enzym A) och kan därför inte växa på minimal medium om inte kompletteras med ornitin eller citrullin eller arginin.
Klass II-mutanter är defekta i gen B (enzym B) och kommer växa i medium kompletterat med citrullin eller arginin. Klass III-mutanter är defekta i gen C (enzym C) och kommer växa i medium kompletterat med arginin.
Förhållandet mellan gener och enzymer har kallats som en gen-en enzymhypotes. George Beadle delade en del av Nobelpriset 1958 i medicin och fysiologi med EL Tatum för dessa experiment. Beadle och Tatum inducerade metaboliska brister med röntgenstrålar i neurosporan.
De fann att sådana mutanter inte kunde syntetisera vissa föreningar, såsom aminosyror eller vitaminer. Sådana mutanter kan växa endast på odlingsmedium när dessa föreningar matas till medium.
Därför kallas mutanterna som slutar bilda en eller flera väsentliga föreningar som näringsmässiga mutanter eller auxotrofer i motsats till den ursprungliga vilda typen som kallas prototrofer.
I Neurospora isolerades följande tre auxotrofer för argininsyntes:
(i) Auxotroph C som växer endast när arginin matas till minimimediet.
(ii) Auxotroph B som växer endast när citrullin eller arginin tillhandahålls till det minimala mediet.
(iii) Auxotroph A som växer endast när ornitin eller citrullin eller arginin tillhandahålls till det minimala mediet.
En sådan observation (Fig. 6.29) antyder den biokemiska vägen för argininsyntes av Neurospora.
På grundval av ovanstående fynd gav de en gen-en-enzymhypotes som säger att en gen syntetiserar ett enzym som är ansvarigt för att kontrollera en biokemisk reaktion. Som det är välkänt att enzymer består av proteiner. Vissa fall av RNA som uppvisar enzymaktivitet har emellertid märkts.
Det är också uppenbart att alla proteiner inte fungerar som enzymer. Proteiner kan bestå av en eller flera polypeptidkedjor. Hemoglobin av vårt blod består till exempel av fyra polypeptidkedjor, dvs 2a och 2p-kedjor. Så begreppet en gen-en polypeptidkedjans hypotes anses vara närmare sanningen.
