En Gene-En Enzyme-hypotesen (forklart med diagram)
En Gene-En Enzyme Hypotesen!
Emnet for biokjemisk genetikk hadde sin begynnelse med Sir Archibold Garrod (1909) som påpekte at den recessive sykdommen alkaptonuri var en arvelig mangel i metabolisme.
Han skrev en bok med tittelen Inborn errors of metabolism som er en av klassikerne av genetikk og biokjemi. Han sa at sykdommen alkaptonuri oppstår på grunn av mangelen i et enzym. Således oppstår denne arvelige genetiske defekten på grunn av mangelen på et enzym.
Det moderne arbeidet med biokjemisk genetikk begynte med oppdagelsen av Beadle og Tatum av biokjemiske mutanter i Neurospora (figur 6.27). GW Beadle og EL Tatum ved Stanford University, California behandlet spor av Neurospora med røntgenstråler.
De la merke til at etter sporing mangler noen sporer å vokse på vanlig medium. Slike sporer overlever dersom kosttilskudd som aminosyrer og vitaminer blir tilsatt til mediet. Beadle og Tatum utviklet en teknikk hvor et minimalt medium som inneholder salter, sukker og biotin når det er tilsatt en hel samling av aminosyrer og vitaminer for å danne komplett medium.
Det ble funnet at sporer som ikke hadde gjennomgått mutasjon av røntgenstråler, kunne spire på minimal medium. Men muterte sporer måtte leveres med ekstra aminosyrer som de ikke lenger hadde laget for seg selv.
Wild type Neurospora crassa vil vokse i minimal medium og krever ikke noe supplement for vekst. Klasse I mutanter er defekte i gen A (enzym A) og kan derfor ikke vokse på minimalt medium, med mindre det er tilsatt ornitin eller citrullin eller arginin.
Klasse II mutanter er defekte i gen B (enzym B) og vil vokse i medium supplert med citrullin eller arginin. Klasse III mutanter er defekte i gen C (enzym C) og vil vokse i medium supplert med arginin.
Forholdet mellom gener og enzymer hadde blitt kalt som ett gen-ett enzym hypotese. George Beadle delte en del av Nobelprisen 1958 i medisin og fysiologi med EL Tatum for disse forsøkene. Beadle og Tatum induserte metabolske mangler ved røntgenstråler i Neurospora.
De fant at slike mutanter ikke var i stand til å syntetisere visse forbindelser som aminosyrer eller vitaminer. Slike mutanter kan bare vokse på kulturmedium når disse forbindelsene tilføres til medium.
Derfor er mutanter som slutter å danne en eller flere essensielle forbindelser, kalt som ernæringsmessige mutanter eller auxotrofer i motsetning til den opprinnelige vildtype kjent som prototrofer.
I Neurospora ble følgende tre auxotrofer for argininsyntese isolert:
(i) Auxotroph C som bare vokser når arginin tilføres til det minimale medium.
(ii) Auxotroph B som bare vokser når citrullin eller arginin tilføres det minimale medium.
(iii) Auxotroph A som bare vokser når ornitin eller citrullin eller arginin tilføres det minimale medium.
En slik observasjon (Fig. 6.29) antyder den biokjemiske vei for argininsyntese av Neurospora.
På grunnlag av ovennevnte funn ga de den ene genet-en-enzym-hypotesen som sier at ett gen syntetiserer ett enzym som er ansvarlig for å kontrollere en biokjemisk reaksjon. Som det er kjent at enzymer består av proteiner. Imidlertid er det observert noen tilfeller av RNA som manifesterer enzymaktivitet.
Det er også åpenbart at alle proteiner ikke virker som enzymer. Proteiner kan være sammensatt av en eller flere polypeptidkjeder. For eksempel består hemoglobin av vårt blod av fire polypeptidkjeder, dvs. 2a og 2p-kjeder. Så begrepet en gen-en polypeptidkjedehypotes anses å være nærmere sannheten.
