XI. SINH TOƠNG HỢP PROTEIN 3 8-
2. Đieău hòa sinh toơng hợp protein; mođ hình operon và lý thuyêt đieău hòa cụa
hòa cụa Jacob và Monod.
Lý thuyêt đieău hòa sinh toơng hợp protein được Jacob và Monod đeă xuât tređn cơ sở những dăn lieơu thực nghieơm veă hieơn tượng cạm ứng và trân áp toơng hợp protein thu được đôi với tê bào E. coli. Những dăn lieơu này cho thây raỉng sinh toơng hợp các enzyme
β-galactosidase (E1), β-galactoside permease (E2) và thyogalactoside transacetylase (E3) trong tê bào E. coli cùng được cạm ứng bởi cơ chât cụa chúng là galactose. Tức là những enzyme này (enzyme cạm ứng) chư xuât hieơn trong tê bào khi có maịt lactose trong mođi trường dinh dưỡng.
Cơ chê đieău hòa sinh toơng hợp các enzyme cạm ứng được Jacob và Monod giại thích như sau thođng qua ví dú các enzyme dị hóa lactose E1, E2 và E3 nói tređn (hình 11.9).
Ba enzyme được mã hóa bởi các gen câu trúc X, Y và Z. Chúng cùng nhau táo thành moơt operon (trong trường hợp này là lac-operon). Hốt đoơng cụa operon như moơt theơ thông nhât dưới sự đieău khieơn cụa moơt gen khởi đoơng O (operator). Veă phaăn mình, operator lái chịu sự đieău khieơn cụa gen đieău hòa R (regulator) thođng qua moơt chât trân áp có bạn chât protein do gen này táo ra. Khi gaĩn với operator, chât trân áp sẽ làm cho
các gen câu trúc tređn operon khođng hốt đoơng, mARN khođng được sao chép và do đó protein (tức 3 enzyme nói tređn) khođng được toơng hợp.
Hình 11.9. Đieău hòa sinh toơng hợp enzyme cạm ứng theo Monod và Jacov.
Khi chât cạm ứng allolactose (moơt sạn phaơm cụa lactose) gaĩn với chât trân áp, làm cho nó mât hốt tính, táo đieău kieơn cho operon hốt đoơng. Tuy nhieđn, vieơc sao chép thođng tin từ các gen câu trúc X, Y và Z chư thực sự baĩt đaău khi cAMP cùng với moơt lối protein đaịc bieơt có teđn là CAP táo thành phức heơ hốt đoơng đeơ gaĩn vào khu vực promoter naỉm kê caơn với với operator và gôi moơt phaăn leđn operator, giúp chât cạm ứng làm mât hốt tính cụa chât trân áp và đaơy nó ra khỏi khu vực này.
Sự hình thành cAMP bị ức chê bởi moơt sạn phaơm dị hóa nào đó cụa glucose. Vì vaơy khi có maịt glucose trong mođi trường dinh dưỡng thì cAMP khođng được táo ra và CAP tự nó khođng theơ gaĩn vào operator. Vì vaơy dù có maịt chât cạm ứng allolactose, các enzyme thuoơc lac-operon văn khođng được toơng hợp.
Hốt đoơng cụa operon tryptophan (Trp operon) đieău hòa toơng hợp các enzyme xúc tác các quá trình sinh toơng hợp tryptophan (hình 11.10) cũng tương tự như hốt đoơng cụa Lac operon, nhưng có đieơm khác là bình thường trong tê bào thiêu tryptophan thì chât trân áp ở tráng thái khođng hốt đoơng. Khi đó operator “mở”, sự sao chép và phieđn dịch các gene câu trúc được tiên hành bình thường, toơng hợp neđn các enzyme caăn thiêt đeơ táo sạn phaơm cuôi cùng là tryptophan. Nhưng khi tê bào đã sạn xuât đụ tryptophan, hoaịc khi theđm tryptophan vào mođi trường nuođi tê bào thì tryptophan sẽ kêt
hợp với chât trân áp với tư cách là chât đoăng trân áp, biên nó thành dáng hốt đoơng. Chât trân áp hốt đoơng sẽ laơp tức kêt hợp với operator, làm cho nó bị khóa lái và sự sao mã sẽ bị đình chư.
Hình 11.10. Operon tryptophan (Trp operon)
Theo cơ chê này hàm lượng tryptophan trong tê bào đã kieơm tra sự toơng hợp neđn chính nó. Đó là môi lieđn heơ ngược trong sự đieău hòa các phạn ứng enzyme baỉng sạn phaơm cuôi cùng. Đieău này cho phép tê bào thích nghi với những thay đoơi đoơt ngoơt cụa mođi trường cũng như tránh được những hao toơn veă nguyeđn lieơu và naíng lượng dùng đeơ toơng hợp dư thừa moơt chât nào đó.
Sinh toơng hợp protein ở đoơng vaơt baơc cao còn có theơ được đieău hòa nhờ heơ thông hormone. Moơt sô hormone có tác dúng hốt hóa hoaịc ức chê enzyme adenylate cyclase và do đó theơ hieơn tác dúng đieău hòa sinh toơng hợp protein thođng qua tác dúng chi phôi hàm lượng cAMP trong tê bào. Moơt sô hormone khác, đaịc bieơt là các hormone steroid, do có khạ naíng di chuyeơn xuyeđn qua màng, neđn có theơ trực tiêp can thieơp vào cơ chê đieău hòa baỉng cách gaĩn với chât trân áp khođng hốt đoơng đeơ biên nó thành dáng hốt đoơng.
CHƯƠNG 2. EMZYME
Enzyme là những protein có chức naíng chuyeđn hóa rât cao, làm nhieơm vú xúc tác hàng nghìn phạn ứng hóa hĩc mà từ đó táo neđn toàn boơ quá trình trao đoơi chât trong tê bào và mođ.
Ngày nay đã xác định được hàng ngàn enzyme khác nhau, trong đó có hàng traím lối thu nhaơn được ở dáng tinh theơ rât tinh khiêt. Tuy vaơy, các dăn lieơu di truyeăn hĩc cho thây raỉng còn rât nhieău enzyme caăn phại được tiêp túc tìm kiêm.
Những phát minh mới veă sự đieău khieơn cụa quá trình sinh toơng hợp enzyme ở mức đoơ gen, veă khạ naíng tự đieău hòa cụa các heơ thông enzyme, veă vai trò cụa enzyme trong các quá trình sinh trưởng, phát trieơn và phađn hóa v.v... là những thành tựu vođ cùng to lớn cụa sinh hĩc hieơn đái, làm naơy sinh hàng lốt lĩnh vực nghieđn cứu mới cụa enzyme hĩc.