Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Operon ara”
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Không có tóm lược sửa đổi |
Không có tóm lược sửa đổi |
||
Dòng 1:
'''Operon L-arabinose''', còn được gọi phổ biến và ngắn gọn là '''operon ara''' hoặc '''araBAD''', là một [[operon]] có vai trò điều hòa quá trình chuyển hóa đường [[pentose|5 carbon]] [[L-arabinose]] ở vi khuẩn ''[[Escherichia coli]]''.<ref name="Voet2011">{{Chú thích sách|url=https://archive.org/details/biochemistrythed00voet|title=Biochemistry|last=Voet|first=Donald & Voet, Judith G.|date=2011|publisher=John Wiley & Sons|isbn=978-0470-57095-1|edition=4th.|location=Hoboken, NJ|pages=[https://archive.org/details/biochemistrythed00voet/page/n1320 1291]–1294|url-access=limited}}</ref> Operon L-arabinose chứa ba [[gen cấu trúc|gene cấu trúc]]: araB, araA, araD (được gọi chung là ''araBAD'') mã hóa cho ba enzyme AraB (ribulokinase), AraA (một isomerase), AraD (một [[epimerase]]) cần thiết cho [[Trao đổi chất|quá trình chuyển hóa]] L-arabinose<ref name="Schleif2000">{{Chú thích tạp chí|last=Schleif|first=Robert|year=2000|title=Regulation of the L-arabinose operon of ''Escherichia coli''|journal=[[Trends in Genetics]]|volume=16|issue=12|pages=559–565|doi=10.1016/S0168-9525(00)02153-3|pmid=11102706}}</ref> thành chất trung gian của [[chu trình pentose phosphate]] là D-[[xylulose-5-phosphate]].<ref name="Schleif2000" />
Các
== Cấu trúc của operon ==
Operon L-arabinose bao gồm các
[[Tập tin:Structure_of_L-arabinose_operon_of_E._coli.tif|giữa|nhỏ|600x600px|Cấu trúc operon L-arabinose của ''E. coli'']]
== Chức năng ==
* ''araA'' mã hóa L-arabinose isomerase, xúc tác quá trình đồng phân hóa
* ''araB'' mã hóa ribulokinase, xúc tác quá trình phosphoryl hóa L-ribulose để tạo thành L -ribulose-5-phosphate.
* ''araD'' mã hóa L-ribulose-5-phosphate 4-epimerase, xúc tác quá trình epimer hóa giữa L-ribulose 5-phosphate và D-xylulose-5-phosphate.
[[File:Process of L-arabinose catabolism.png|650px|thumb|left|Con đường chuyển hóa của L-arabinose thông qua hoạt động của ba
<br>
{| class="wikitable"
Dòng 29:
|}
Cả L-ribulose 5-phosphate và D-xylulose-5-phosphate đều là chất trung gian chuyển hóa của [[chu trình pentose phosphate]], liên kết sự chuyển hóa của [[pentose|đường 5 carbon]] với [[Hexose|đường 6 carbon]].<ref name="Schleif2003"/>
== Cách thức hoạt động ==
Dòng 35:
Operon L-arabinose không chỉ chịu sự kiểm soát của chất hoạt hóa CAP - cAMP mà còn được điều chỉnh dương tính - cảm ứng hoặc âm tính - cảm ứng thông qua protein AraC. AraC gồm hai tiểu đơn vị giống nhau gọi là cấu trúc homodimer và điều khiển phiên mã ''araBAD'' thông qua tương tác với vùng vận hành và vùng khởi động trên operon L-arabinose. Mỗi [[Monomer|đơn phân]] (monomer) của AraC bao gồm hai miền bao gồm miền liên kết DNA và miền [[Dime|dimer hóa.]]<ref name="Bustos1993">{{Chú thích tạp chí|last=Bustos|first=S. A|last2=Schleif|first2=R. F|date=1993|title=Functional domains of the AraC protein.|journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America]]|volume=90|issue=12|pages=5638–5642|doi=10.1073/pnas.90.12.5638|pmc=46776|pmid=8516313}}</ref> Miền dimer hóa chịu trách nhiệm liên kết arabinose.<ref name="Saviola1998">{{Chú thích tạp chí|last=Saviola|first=B|last2=Seabold|first2=R|last3=Schleif|first3=R. F|date=1998|title=Arm-domain interactions in AraC.|journal=[[Journal of Molecular Biology]]|volume=278|issue=3|pages=539–548|doi=10.1006/jmbi.1998.1712|pmid=9600837}}</ref> AraC trải qua sự thay đổi cấu trúc khi liên kết arabinose, sau đó nó có hai cấu trúc riêng biệt.<ref name="Schleif2003"/> Cấu trúc hoàn toàn được xác định bởi sự liên kết của chất cảm ứng dị lập thể là arabinose.<ref name="Griffiths">{{Chú thích sách|title=Introduction to genetic analysis|last=Griffiths|first=Anthony J.|last2=Wessler|first2=Susan R.|date=2015|publisher=Freeman|isbn=9781429276344|edition=11th|location=New York, NY|pages=413–414}}</ref>
AraC cũng có thể tự động điều chỉnh biểu hiện âm tính - cảm ứng chính nó khi nồng độ của AraC trở nên quá cao. Sự tổng hợp AraC bị kìm hãm thông qua liên kết của dimer AraC với vùng vận hành
=== Điều hòa âm tính - cảm ứng araBAD ===
[[Tập tin:Negative_regulation_of_L-arabinose_operon_via_AraC_protein.png|phải|nhỏ|500x500px| Điều hòa âm tính cảm ứng của operon L-arabinose thông qua protein AraC]]
Khi môi trường không có arabinose và giàu glucose, các tế bào không cần các sản phẩm của ''araBAD'' để chuyển hóa arabinose. Do đó, protein dimer AraC đóng vai trò như một chất ức chế: một monomer AraC liên kết vùng vận hành của
=== Điều hòa dương tính - cảm ứng ''araBAD'' ===
[[Tập tin:Positive_regulation_of_L-arabinose_operon_via_AraC_and_CAP.png|phải|nhỏ|500x500px|Điều hòa dương tính cảm ứng operon L-arabinose thông qua dimer AraC và CAP - cAMP]]
Sự biểu hiện của operon araBAD được kích hoạt khi không có glucose và có arabinose. Khi có arabinose, cả AraC và CAP đều hoạt động cùng nhau như những chất hoạt hóa.<ref name="Snyder">{{Chú thích sách|title=Molecular genetics of bacteria|last=Snyder|first=Larry|date=2013|publisher=ASM Press|isbn=9781555816278|edition=4th.|location=Washington, DC|pages=487–494}}</ref>
Dòng 49:
==== Điều hòa nhờ phức hệ CAP - cAMP (ức chế dị hóa) ====
CAP chỉ hoạt động như một chất hoạt hóa phiên mã khi không có loại đường ưa thích ''của E. coli'' là glucose''.''<ref name="Cox">{{Chú thích sách|title=Molecular biology : principles and practice|last=Cox|first=Michael M.|last2=Doudna|first2=Jennifer A.|last3=O'Donnell|first3=Michael E.|date=2012|publisher=W.H. Freeman|isbn=9781464102257|edition=International|location=New York|pages=707–708}}</ref> Nồng độ glucose kiểm soát nồng độ bên của phân tử nhỏ cAMP (cyclic adenosine monophosphate) trong tế bào, là chất bắt nguồn từ ATP và làm tín hiệu báo động cho tế bào. Một protein nằm trong màng sinh chất là adenylyl cyclase (AC) có tác dụng chuyển hóa ATP tạo thành cAMP. Cụ thể, cAMP thấp khi glucose là nguồn carbon vì enzyme adenylate cyclase bị ức chế khi vận chuyển glucose vào trong tế bào.<ref name="Campbell">{{Chú thích sách|title=Sinh học (sách dịch từ Campbell Biology)|author= Campbell, N., Reece, J. B., Myers, N., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A.|date=2010|publisher=Nxb Giáo dục|isbn=|edition=8th.|location=Hà Nội|pages=351-355}}</ref>
Protein điều hoà dương tính có tên là protein hoạt hoá dị hoá (catabolite activator protein = CAP) cũng gọi là protein tiếp nhận/bám cAMP (cyclic AMP receptor / binding protein = CRP) hay protein bám cAMP. CAP cũng có cấu trúc homodimer; nó chỉ hoạt động khi môi trường nội bào có hàm lượng cAMP cao. Trong trường hợp đó, cAMP kết hợp với CAP tạo thành phức hợp CAP-cAMP và làm tăng ái lực của CAP đối với promoter. Phức hợp này có khả năng nhận biết và bám vào một đoạn 16 bp (base pair) về phía trước vùng khởi động, với các đoạn lặp đảo ngược (inverted repeats), gọi là vị trí CAP. Bằng cách đó RNA polymerase được kích thích bám chặt vào promoter và bắt đầu tổng hợp mRNA ở mức cao.<ref name="Campbell"/>
Khi không có [[glucose]], nồng độ cao của phức hợp protein CAP - cAMP liên kết với vị trí liên kết CAP, vị trí giữa ''araI<sub>1</sub>'' và ''araO<sub>1</sub>''.<ref name="Griffiths2002">{{Chú thích sách|url=https://archive.org/details/lccn_2001059225/page/432|title=Modern genetic analysis: integrating genes and genomes|last=Griffiths|first=Anthony J.F.|date=2002|publisher=W.H. Freeman|isbn=0716743825|edition=2nd.|location=New York|pages=[https://archive.org/details/lccn_2001059225/page/432 432–433]|url-access=registration}}</ref> Liên kết CAP - cAMP sẽ mở vòng DNA giữa ''araI<sub>1</sub>'' và ''araO<sub>2</sub>'' làm tăng ái lực liên kết của protein AraC đối với ''araI<sub>2</sub>'' và do đó thúc đẩy RNA polymerase liên kết với promoter ''araBAD'' để chuyển sang biểu hiện ''araBAD'' để chuyển hóa L-arabinose.
[[Tập tin:Autoregulation_of_araC_expression.png|phải|nhỏ|500x500px|
=== Tự điều chỉnh gene AraC ===
Sự biểu hiện của
== Ứng dụng trong nghiên cứu biểu hiện protein ==
Operon L-arabinose là trọng tâm nghiên cứu trong [[sinh học phân tử]] kể từ năm 1970, và đã được nghiên cứu rộng rãi ở các cấp độ [[Di truyền học|di truyền]], [[hóa sinh]], [[Sinh lý học|sinh lý]] và công nghệ sinh học.<ref name="Watson"/> Operon L-arabinose đã được sử dụng phổ biến trong điều hòa [[Biểu hiện gen|biểu hiện]] protein, vì promoter araBAD có thể được sử dụng để tạo ra sản phẩm dưới sự điều chỉnh chặt chẽ. Bằng cách kết hợp promoter araBAD với
== Xem thêm ==
|