Uma hipótese de enzima gene-um (explicada com diagrama)

Uma hipótese de enzima gene-um!

O assunto da genética bioquímica teve seu início com Sir Archibold Garrod (1909), que apontou que a doença recessiva alkaptonuria era um defeito hereditário no metabolismo.

Ele escreveu um livro intitulado Erros Inatos do Metabolismo, que é um dos clássicos da genética e da bioquímica. Ele disse que a doença alcaptonuria aparece devido ao defeito em uma enzima. Assim, este defeito genético herdado aparece devido à deficiência de uma enzima.

O trabalho moderno sobre genética bioquímica começou com a descoberta por Beadle e Tatum de mutantes bioquímicos em Neurospora (Fig. 6.27). GW Beadle e EL Tatum da Universidade de Stanford, Califórnia, trataram esporos de Neurospora com raios-X.

Eles notaram que após o tratamento alguns esporos não crescem no meio usual. Esses esporos sobrevivem se suplementos nutricionais, como aminoácidos e vitaminas, são adicionados ao meio. Beadle e Tatum desenvolveram uma técnica na qual um meio mínimo contendo sais, açúcar e biotina, quando adicionado à coleção inteira de aminoácidos e vitaminas para formar um meio completo.

Verificou-se que os esporos que não tinham sofrido mutação por raios-X poderiam germinar em meio mínimo. Mas os esporos mutantes precisavam ser fornecidos com aminoácidos adicionais que eles já não produziam para si mesmos.

O tipo selvagem Neurospora crassa crescerá em meio mínimo e não requer nenhum suplemento para crescimento. Os mutantes de classe I são deficientes no gene A (enzima A) e, portanto, não podem crescer em meio mínimo, a menos que sejam suplementados com ornitina, citrulina ou arginina.

Os mutantes de classe II são deficientes no gene B (enzima B) e crescerão em meio suplementado com citrulina ou arginina. Os mutantes de classe III são deficientes no gene C (enzima C) e crescerão em meio suplementado com arginina.

A relação entre genes e enzimas foi denominada hipótese de um gene e uma enzima. George Beadle compartilhou uma parte do Prêmio Nobel de 1958 em medicina e fisiologia com EL Tatum para esses experimentos. Beadle e Tatum induziram deficiências metabólicas por raios X em Neurospora.

Eles descobriram que esses mutantes eram incapazes de sintetizar certos compostos, como aminoácidos ou vitaminas. Tais mutantes podem crescer em meio de cultura apenas quando estes compostos são fornecidos ao meio.

Portanto, os mutantes que param de formar um ou mais compostos essenciais são chamados de mutantes nutricionais ou auxotróficos em contraste com o tipo selvagem original conhecido como prototróficos.

Em Neurospora, após três auxotróficos para a síntese de arginina foram isolados:

(i) Auxotroph C que cresce somente quando a arginina é fornecida ao meio mínimo.

(ii) Auxotrófico B que cresce apenas quando a citrulina ou a arginina são fornecidas ao meio mínimo.

(iii) Auxotroph A que cresce apenas quando ornitina ou citrulina ou arginina é fornecida ao meio mínimo.

Tal observação (Fig. 6.29) sugere a via bioquímica da síntese de arginina por Neurospora.

Com base nos achados acima, eles deram a hipótese de um gene e uma enzima que afirma que um gene sintetiza uma enzima que é responsável por controlar uma reação bioquímica. Como é sabido que as enzimas são constituídas por proteínas. No entanto, alguns casos de RNAs que manifestam atividade enzimática foram notados.

Também é óbvio que todas as proteínas não atuam como enzimas. As proteínas podem ser constituídas por uma ou mais cadeias polipeptídicas. Por exemplo, a hemoglobina do nosso sangue consiste em quatro cadeias polipeptídicas, isto é, cadeias 2a e 2p. Assim, o conceito de uma hipótese de cadeia polipeptídica do gene 1 é considerado mais próximo da verdade.