Bir Gen-Bir Enzim Hipotezi (diyagramla açıklanmıştır)

Bir Gen-Bir Enzim Hipotezi!

Biyokimyasal genetiğin konusu, Alkaptonüri'nin resesif hastalığının metabolizmada kalıtsal bir kusur olduğunu belirten Sir Archibold Garrod (1909) ile başlamıştır.

Genetik ve biyo-kimya klasiklerinden olan Doğuştan Metabolizma Hataları adlı bir kitap yazdı. Alkaptonüri hastalığının bir enzimdeki kusur nedeniyle ortaya çıktığını söyledi. Dolayısıyla, bu kalıtsal genetik kusur, bir enzimin eksikliğinden kaynaklanmaktadır.

Biyokimyasal genetik üzerine modern çalışma, Neurospora'daki biyokimyasal mutantların Beadle ve Tatum tarafından keşfedilmesiyle başlamıştır (Şekil 6.27). Kaliforniya'daki Stanford Üniversitesi'ndeki GW Beadle ve EL Tatum, Neurospora'nın sporlarına X-ışınları ile tedavi edildi.

Tedaviden sonra bazı sporların normal besiyerinde yetişmediğini fark etmişlerdir. Bu tür sporlar, amino asitler ve vitaminler gibi besin takviyeleri ortama eklendiğinde hayatta kalır. Beadle ve Tatum, tam ortam oluşturmak için bütün amino asit ve vitamin koleksiyonları ile eklendiklerinde tuz, şeker ve biyotin içeren minimal bir ortam içeren bir teknik geliştirdi.

X ışınları ile mutasyon geçirmeyen sporların minimal ortamda filizlenebileceği bulundu. Ancak mutasyona uğramış sporlar, artık kendileri için yapmadıkları ilave amino asitlerle tedarik edilmek zorundaydı.

Yabani tip Neurospora crassa minimal ortamda büyüyecek ve büyüme için herhangi bir ek gerektirmez. Sınıf I mutantları A geninde (enzim A) kusurludur ve bu nedenle, ornitin veya sitrülin veya arginin ile desteklenmediği sürece minimum ortamda büyüyemez.

Sınıf II mutantları gen B'de (enzim B) kusurludur ve sitrülin veya arginin ile desteklenmiş ortamda büyür. Sınıf III mutantları C geninde (enzim C) kusurludur ve arginin ile desteklenmiş ortamda büyüyeceklerdir.

Genler ve enzimler arasındaki ilişki, bir gen-bir enzim hipotezi olarak adlandırılmıştı. George Beadle, bu deneyler için EL Tatum ile 1958 Nobel Ödülü'nü tıp ve fizyoloji dalında paylaştı. Beadle ve Tatum, Neurospora'da X ışınları ile metabolik eksikliklere neden oldu.

Bu tür mutantların, amino asitler veya vitaminler gibi bazı bileşikleri sentezleyemediklerini buldu. Bu tür mutantlar, sadece bu bileşikler ortama beslendiğinde kültür ortamında büyüyebilir.

Bu nedenle, bir veya daha fazla temel bileşik oluşturmayı durduran mutantlara prototroflar olarak bilinen orijinal vahşi tipin aksine besleyici mutantlar veya oksotroplar adı verilir.

Arginin sentezi için üç oksotroptan sonra Neurospora'da izole edildi:

(i) Yalnızca arginin minimal ortama verildiğinde yetişen Auxotroph C.

(ii) Minimal ortama yalnızca sitrülin veya arginin sağlandığında yetişen Auxotroph B.

(iii) Minimal ortama yalnızca ornitin veya sitrülin veya arginin verildiğinde yetişen Auxotroph A.

Böyle bir gözlem (Şekil 6.29), Neurospora'nın arginin sentezinin biyokimyasal yolunu göstermektedir.

Yukarıdaki bulgulara dayanarak, bir genin bir biyokimyasal reaksiyonun kontrolünden sorumlu olan bir enzimi sentezlediğini söyleyen bir gen-bir enzim hipotezi vermişlerdir. Bilindiği gibi enzimlerin proteinlerden oluştuğu. Bununla birlikte, enzim aktivitesini gösteren bazı RNA vakaları fark edilmiştir.

Bütün proteinlerin enzim olarak hareket etmediği de açıktır. Proteinler bir veya daha fazla polipeptit zincirinden oluşabilir. Örneğin, kanımızın hemoglobini dört polipeptid zincirinden, yani 2a ve 2p zincirlerinden oluşur. Dolayısıyla, bir gen-bir polipeptid zincir hipotezi kavramı, gerçeğe daha yakın olduğu düşünülmektedir.