điều hòa của Jacob và Monod.
Lý thuyết điều hòa sinh tổng hợp protein được Jacob và Monod đề xuất trên cơ sở những dẫn liệu thực nghiệm về hiện tượng cảm ứng và trấn áp tổng hợp protein thu được đối với tế bào E. coli. Những dẫn liệu này cho thấy rằng sinh tổng hợp các
enzyme β-galactosidase (E1), β-galactoside permease (E2) và
thyogalactoside transacetylase (E3) trong tế bào E. coli cùng được
cảm ứng bởi cơ chất của chúng là galactose. Tức là những enzyme này (enzyme cảm ứng) chỉ xuất hiện trong tế bào khi có mặt lactose trong môi trường dinh dưỡng.
Hình 3.18. Điều hòa sinh tổng hợp enzyme cảm ứng theo Monod và Jacov.
Cơ chế điều hòa sinh tổng hợp các enzyme cảm ứng được Jacob và Monod giải thích như sau thông qua ví dụ các enzyme dị
hóa lactose E1, E2 và E3 nói trên (hình 3.18).
Ba enzyme được mã hóa bởi các gen cấu trúc X, Y và Z. Chúng cùng nhau tạo thành một operon (trong trường hợp này là Lac-operon). Hoạt động của operon như một thể thống nhất dưới sự điều khiển của một gen khởi động O (operator). Về phần mình, operator lại chịu sự điều khiển của gen điều hòa R (regulator) thông qua một chất trấn áp có bản chất protein do gen này tạo ra. Khi gắn với operator, chất trấn áp sẽ làm cho các gen cấu trúc trên operon không hoạt động, mARN không được sao chép và do đó protein (tức 3 enzyme nói trên) không được tổng hợp.
Khi chất cảm ứng (lactose hoặc một sản phẩm trao đổi của lactose?) gắn với chất trấn áp, làm cho nó mất hoạt tính, tạo điều kiện cho operon hoạt động. Tuy nhiên, việc sao chép thông tin từ các gen cấu trúc X, Y và Z chỉ thực sự bắt đầu khi cAMP cùng với một loại protein đặc biệt có tên là CAP tạo thành phức hệ hoạt động để gắn vào khu vực P (promoter) nằm kế cận với với operator và gối một phần lên operator, giúp chất cảm ứng làm mất hoạt tính của chất trấn áp và đẩy nó ra khỏi khu vực này.
SỰ HÌNH THÀNH CAMP BỊ ỨC CHẾ BỞI MỘT SẢN PHẨM DỊ HÓA NÀO ĐÓ CỦA GLUCOSE. VÌ VẬY KHI CÓ MẶT GLUCOSE
TRONG MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG THÌ CAMP KHÔNG ĐƯỢC TẠO RA VÀ CAP TỰ NÓ KHÔNG THỂ GẮN VÀO OPERATOR. VÌ VẬY DÙ CÓ MẶT CHẤT CẢM ỨNG (LACTOSE), CÁC ENZYME THUỘC LAC-OPERON VẪN KHÔNG ĐƯỢC TỔNG HỢP.
Trong trường hợp đối với các enzyme xúc tác các quá trình sinh tổng hợp, khi có mặt sản phẩm cuối cùng quá mức cần thiết thì bản thân sản phẩm này sẽ trấn áp quá trình tổng hợp các enzyme tạo ra nó. Những enzyme thuộc loại này có tên chung là enzyme trấn áp, còn sản phẩm cuối cùng có tác dụng trấn áp như trên thì được gọi là chất đồng trấn áp .
Cơ chế điều hòa sinh tổng hợp enzyme trấn áp cũng tương tự như đốivới enzyme cảm ứng. Sự khác nhau là ở chỗ chất trấn áp do gen R tạo ra sẽ không hoạt động nếu không có sự hỗ trợ của chất đồng trấn áp.
Sinh tổng hợp protein ở động vật bậc cao còn có thể được điều hòa nhờ hệ thống hormone. Một số hormone có tác dụng hoạt hóa hoặc ức chế enzyme adenylate cyclase và do đó thể hiện tác dụng điều hòa sinh tổng hợp protein thông qua tác dụng chi phối hàm lượng cAMP trong tế bào. Một số hormone khác, đặc biệt là các hormone steroid, do có khả năng di chuyển xuyên qua màng, nên có thể trực tiếp can thiệp vào cơ chế điều hòa bằng cách gắn với chất trấn áp không hoạt động để biến nó thành dạng hoạt động.
CHƯƠNG 4 DI TRUYỀN HỌC