Tài liệu Điều hoà âm tính của các operon ức chế: trp operon docx

Đi u hoà âm tính c a cácề ủ operon c ch : trp operon ứ ế Đ i di n cho t t c các operon c a cácạ ệ ấ ả ủ lo i amino acid và các vitamine là operonạ tryptophan (trp operon; trp đ c là"trip") ọ ở E. coli. Operon tryptophan có ch c năng s n sinhứ ả các enzyme đ ng hoáồ (anabolic) tham gia vào quá trình sinh t ng h p ra amino acidổ ợ tryptophan c n thi t cho t bào ti n hànhầ ế ế ế t ng h p protein; thi u amino acid này viổ ợ ế khu n không th t ng h p protein đ cẩ ể ổ ợ ượ và nó s ch t. ẽ ế Trp operon cũng ch u s đi u hoà âmị ự ề tính nh ư lac operon; nó ch ho t đ ng khiỉ ạ ộ môi tr ng n i bào thi u h t amino acidườ ộ ế ụ này và không ho t đ ng (b c ch ) khiạ ộ ị ứ ế d th a tryptophan, s n ph m cu i c aư ừ ả ẩ ố ủ con đ ng sinh t ng h p. Vì v y ườ ổ ợ ậ trp operon đ c g i là ượ ọ operon c chứ ế (repressible) hay operon đ ng hoá.ồ 1. C u trúc c a trp operonấ ủ trp operon c a ủ E. coli có ch a năm geneứ c u trúc chính (ấ trpE, trpD, trpC, trpB và trpA) mã hoá cho các enzyme tham gia vào các con đ ng sinh t ng h p amioườ ổ ợ acid tryptophan theo m t c ch r tộ ơ ế ấ ph c t p ( đây chúng ta không quan tâmứ ạ ở các con đ ng c th này). ườ ụ ể trp operon có m t sso đ c đi m khác nh : trình tộ ặ ể ư ự operator n m l t trong promoter; geneằ ọ đi u hoà n m cách xa operon v phíaề ằ ề tr c.ướ (a) (b) (a) C u trúc phân t amino acidấ ử tryptophan. (b) C u trúc l p th c aấ ậ ể ủ ch t c ch operon tryptophan (bên ph iấ ứ ế ả m i hình) bám vào DNA operator c a nóỗ ủ (bên trái m i hình). Ch t c ch này làỗ ấ ứ ế m t dimer g m hai polypeptide gi ngộ ồ ố nhau (t ng tr ng b ng v ch ngangượ ư ằ ạ màu đ ). S bám vào DNA ch x y ra khiỏ ự ỉ ả m t phân t tryptophan (các vòng màuộ ử đ ) đ c bám dính vào m i monomerỏ ượ ỗ c a ch t c ch này.ủ ấ ứ ế 2. C ch đi u hoà âm tínhơ ế ề c a ủ trp operon Khi trong t bào ế E. coli d th a aminoư ừ acid tryptophan (s n ph m cu i cùngả ẩ ố c a con đ ng chuy n hoá) thì ủ ườ ể trp operon ng ng ho t đ ng và do đó cácừ ạ ộ enzyme t ng ng không đ c sinh ra.ươ ứ ượ S ki n này đ c gi i thích nh sau:ự ệ ượ ả ư Ch t c ch bình th ng c a operonấ ứ ế ườ ủ này (trp repressor) t n t i d ng b tồ ạ ở ạ ấ ho t g i là ạ ọ aporepressor , không có ái l c đ i v i ự ố ớ trp operator, nh ng khi cácư amio acid d th a k t h p vào s t o raư ừ ế ợ ẽ ạ ph c h p có ho t tính, nghĩa là có ái l cứ ợ ạ ự v i ớ trp operator. Vì th tryptophan đ cế ượ g i là ọ ch t đ ng c chấ ồ ứ ế (corepressor). Ph c h p này bám vào y u t ch huyứ ợ ế ố ỉ làm kìm hãm phiên mã c a ủ trp operon . Ng c l i, khi trong t bào v ng m tượ ạ ế ắ ặ hay thi u h t các amino acid này, t thânế ụ ự ch t c ch này tr ng thái b t ho tấ ứ ế ở ạ ấ ạ nên không bám đ c vào y u t ch huyượ ế ố ỉ (trp operator). Vì v y các gene c u trúcậ ấ x y ra s phiên mã và k t qu là cácả ự ế ả enzyme tham gia t ng h p tryptophanổ ợ đ c sinh ra . Và m t khi hàm l ngượ ộ ượ amio acid này đ c t ng h p m c dượ ổ ợ ở ứ ư th a s tác đ ng ng c tr l i, kìm hãmừ ẽ ộ ượ ở ạ ho t đ ng c a ạ ộ ủ trp operon. (a) (b) Operon tryptophan b kìm hãm (a) vàị ho t đ ng (b).ạ ộ Tóm l i, ph ng th c đi u hòa ho tạ ươ ứ ề ạ đ ng gene theo các c ch liên hộ ơ ế ệ ng c hay ph n h i nh th (feed-backượ ả ồ ư ế mechanisms) đ m b o cho b gene cácả ả ộ vi khu n ho t đ ng m t cách h p lý vàẩ ạ ộ ộ ợ nh đó các vi khu n thích ng và phátờ ẩ ứ tri n tr c các đi u ki n môi tr ngể ướ ề ệ ườ luôn thay đ i.ổ * C n l u ý r ng, các protein c ch vàầ ư ằ ứ ế đ ng c ch không h n là cách duy nh tồ ứ ế ẳ ấ các vi khu n đi u hòa phiên mã gene. ẩ ề Ở nhi u vi khu n (và m t s eukaryote),ề ẩ ộ ố s đi u hòa m c chuy n hóa nào đóự ề ứ ể cũng có th đ c ki m soát b i cácể ượ ể ở riboswitch (t m d ch là: ạ ị công t c riboắ ). M t riboswitch là m t ph n c a ộ ộ ầ ủ vùng 5'- không đ c d ch mã ượ ị (5'-untranslated region = 5'-UTR) trong phân t mRNA,ử t i đó có m t v trí bám đ c thù cho ch tạ ộ ị ặ ấ chuy n hóa (metabolite).ể M t s ch t chuy n hóa bám vào cácộ ố ấ ể riboswitch, nh : các purine adenine vàư guanine; các amino acid glycine và lysine; mononucleotide flavin (nhóm ph c aụ ủ NADH dehydrogenase); S-adenosyl methionine (nh ng nhóm methyl choườ nhi u phân t , k c DNA và "chóp" ề ử ể ả ở đ u 5' c a mRNA eukaryote).ầ ủ Trong m i tr ng h p, riboswitch ki mỗ ườ ợ ể soát các gene liên quan đ n s chuy nế ự ể hóa c a phân t đó. Ch t chuy n hóaủ ử ấ ể bám vào mRNA đang sinh tr ng và baoưở g m c s thay đ i bi n c u (allosteric)ồ ả ự ổ ế ấ mà: (i) đ i v i m t s gene nó khi n choố ớ ộ ố ế s t ng h p mRNA h n n a đ k t thúcự ổ ợ ơ ữ ể ế tr c khi hình thành m t s n ph m ch cướ ộ ả ẩ ứ năng, và (ii) đ i v i m t s gene khác,ố ớ ộ ố nó tăng c ng hoàn ch nh vi c t ng h pườ ỉ ệ ổ ợ mRNA. Trong c hai tr ng h p, k tả ườ ợ ế qu là do s ki m soát m c đ c aả ự ể ứ ộ ủ chính ch t chuy n hóa y. M t sấ ể ấ ộ ố riboswitch ki m soát s d ch mã mRNAể ự ị h n là phiên mã mRNA. Đã có g i ýơ ợ r ng các c ch đi u hoà này, v nằ ơ ế ề ố không liên quan b t kỳ protein nào; nó làấ m t c ch còn sót l i t "gi i RNA".ộ ơ ế ạ ừ ớ . Đi u hoà âm tính c a các ủ operon c ch : trp operon ứ ế Đ i di n cho t t c các operon c a các ệ ấ ả ủ lo i amino acid và các vitamine là operon . p. Vì v y ườ ổ ợ ậ trp operon đ c g i là ượ ọ operon c chứ ế (repressible) hay operon đ ng hoá.ồ 1. C u trúc c a trp operon ủ trp operon c a ủ E. coli