En gen-en-enzym-hypotese (forklaret med diagram)
En Gene-En Enzyme Hypotese!
Emnet for biokemisk genetik begyndte med Sir Archibold Garrod (1909), der påpegede, at den recessive sygdom alkaptonuri var en arvelig mangel i metabolisme.
Han skrev en bog med titlen Inborn errors of metabolism, som er en af klassikerne genetik og bio-kemi. Han sagde, at sygdom alkaptonuri forekommer på grund af defekten i et enzym. Således fremkommer denne arvede genetiske defekt på grund af manglen på et enzym.
Det moderne arbejde med biokemisk genetik begyndte med opdagelsen af Beadle og Tatum for biokemiske mutanter i Neurospora (figur 6.27). GW Beadle og EL Tatum ved Stanford University, Californien behandlede sporer af Neurospora med røntgenstråler.
De bemærkede, at nogle sporer efter behandling ikke vokser på normalt medium. Sådanne sporer overlever, hvis kosttilskud som aminosyrer og vitaminer tilsættes til mediet. Beadle og Tatum udviklede en teknik, hvori et minimalt medium med salte, sukker og biotin, når det tilsættes med en hel samling af aminosyrer og vitaminer til dannelse af komplet medium.
Det blev fundet, at sporer, som ikke havde undergået mutation af røntgenstråler, kunne spire på minimal medium. Men muterede sporer skulle forsynes med yderligere aminosyrer, som de ikke længere havde lavet for sig selv.
Wild type Neurospora crassa vil vokse i minimal medium og kræver ikke noget tilskud til vækst. Klasse I mutanter er defekte i gen A (enzym A) og kan derfor ikke vokse på minimalt medium, medmindre suppleret med ornithin eller citrullin eller arginin.
Klasse II-mutanter er defekte i gen B (enzym B) og vil vokse i medium suppleret med citrullin eller arginin. Klasse III mutanter er defekte i gen C (enzym C) og vil vokse i medium suppleret med arginin.
Forholdet mellem gener og enzymer er blevet kaldt som et gen-en-enzym-hypotese. George Beadle delte en del af Nobelprisen 1958 i medicin og fysiologi med EL Tatum for disse eksperimenter. Beadle og Tatum inducerede metaboliske mangler ved røntgenstråler i neurosporerne.
De fandt ud af, at sådanne mutanter ikke var i stand til at syntetisere visse forbindelser, såsom aminosyrer eller vitaminer. Sådanne mutanter kan kun vokse på dyrkningsmedium, når disse forbindelser leveres til medium.
Derfor kaldes mutanterne, som stopper dannelse af en eller flere væsentlige forbindelser, som næringsmutanter eller auxotrofer i modsætning til den oprindelige vildtype kendt som prototrofer.
I Neurospora blev følgende tre auxotrofer til argininsyntese isoleret:
(i) Auxotroph C, som kun vokser, når arginin tilføres til det minimale medium.
(ii) Auxotroph B, som kun vokser, når citrullin eller arginin tilvejebringes til det minimale medium.
(iii) Auxotroph A, som kun vokser, når ornithin eller citrullin eller arginin leveres til det minimale medium.
En sådan observation (Fig. 6.29) antyder den biokemiske vej af argininsyntese af Neurospora.
På baggrund af ovenstående fund gav de den ene gen-en-enzym-hypotese, som angiver, at et gen syntetiserer et enzym, der er ansvarlig for at kontrollere en biokemisk reaktion. Som det er velkendt, at enzymer består af proteiner. Men nogle tilfælde af RNA'er, der manifesterer enzymaktivitet, er blevet bemærket.
Det er også indlysende, at alle proteinerne ikke virker som enzymer. Proteiner kan være sammensat af en eller flere polypeptidkæder. For eksempel består hæmoglobin af vores blod af fire polypeptidkæder dvs. 2a og 2p kæder. Så begrebet en gen-en polypeptidkædehypotese anses for at være mere nærliggende sandheden.
