Articles

Animación 16: Un gen produce una proteína. :: CSHL Centro de Aprendizaje de ADN

Hola, soy George Beadle. En 1941, Edward Tatum y yo hicimos experimentos usando Neurospora crassa-molde de pan rojo. Nuestros experimentos probaron la teoría de Archibald Garrod de 1902 de que las enfermedades hereditarias son «errores innatos del metabolismo» – pasos perdidos o falsos en las vías químicas del cuerpo. Durante la mayor parte de su ciclo de vida, la Neurospora es un organismo haploide. Esto significa que solo hay una copia de cada gen, por lo que no tuvimos que preocuparnos por los alelos dominantes y recesivos, como lo había hecho Mendel. En el laboratorio, la Neurospora crece bien en agar «mínimo» que contiene solo unos pocos azúcares simples, sales inorgánicas y la vitamina biotina. Neurospora debe tener enzimas que conviertan estas sustancias simples en los aminoácidos y vitaminas necesarios para el crecimiento. Razonamos que si mutamos cualquiera de los genes que producen una enzima, por ejemplo el gen A, deberíamos obtener una cepa de Neurospora que no pueda crecer en un medio mínimo. El mutante podría crecer si añadimos el producto enzimático como suplemento. Edward Tatum y yo nos dispusimos a encontrar a estos mutantes nutricionales.En 1927, Herman Muller demostró que los rayos X causan mutaciones en los genes. Entonces, irradiamos un cultivo de Neurospora con rayos X. Esperábamos obtener algunos mutantes raros que no crecerían en medios mínimos. Cultivamos la descendencia de la Neurospora irradiada en medios «completos» que contenían todas las vitaminas y aminoácidos. A continuación, probamos la capacidad de cada una de estas culturas para crecer en medios mínimos. Cultivamos la descendencia de la Neurospora irradiada en medios «completos» que contenían todas las vitaminas y aminoácidos. A continuación, probamos la capacidad de cada uno de estos cultivos para crecer en un medio mínimo. La mayoría de estas culturas crecieron con medios mínimos, lo que significa que no tenían una mutación genética del tipo que estábamos buscando. Sin embargo, el cultivo de 299 the no creció en un medio mínimo. Luego intentamos cultivar el cultivo# 299 en medios mínimos suplementados con aminoácidos o vitaminas. Encontramos que el cultivo # 299 no creció en un medio mínimo con suplementos de aminoácidos, sino que creció en un medio mínimo con suplementos vitamínicos. Por lo tanto, la cultura# 299 no debe ser capaz de producir una de las vitaminas. Luego tuvimos que averiguar qué vitamina faltaba en la Cultura # 299. Lo hicimos probando la capacidad del cultivo # 299 para crecer en un medio mínimo suplementado con vitaminas individuales. Descubrimos que la cultura # 299 crecía solo si proporcionábamos la vitamina B6 .Este fue nuestro primer mutante de Neurospora. No podía producir vitamina B6 por sí sola porque una de las enzimas de la vía de síntesis de B6 debía verse afectada. Por lo tanto, el gen que fabrica esta enzima debe haber sido mutado por X-rays.By al agregar vitamina B6 como suplemento al medio mínimo, la mutación podría compensarse y el cultivo # 299 podría crecer. Usando este método de selección y suplementación, aislamos muchos tipos diferentes de mutantes de Neurospora. Las mutaciones genéticas afectan las vías metabólicas, y confirmamos la vía de síntesis de muchas vitaminas y aminoácidos. Por ejemplo, el aminoácido arginina se sintetiza en un proceso escalonado catalizado por enzimas. Una molécula precursora se convierte en ornitina, luego en citrulina y finalmente en arginina.Si un gen produce una enzima, debe haber una mutación genética para cada paso de esta vía de síntesis. Entre los mutantes de arginina debe haber cepas que necesiten ornitina, citrulina o arginina como suplementos. En 1944, nuestros colegas, Adrian Srb y Norman Horowitz, encontraron estas cepas mutantes. Comenzaron con cepas de Neurospora que necesitaban arginina como suplemento. Estas cepas tenían mutaciones en diferentes genes. Por ejemplo, el mutante # 1 no podía hacer ornitina. Por lo tanto, el gen que produce la enzima para la síntesis de ornitina debe haber sido mutado. Si se agrega ornitina al medio, se produciría citrulina y luego arginina y el mutante# 1 podría crecer. De manera similar, una mutación genética en el mutante# 2 afectó a la enzima que produce la citrulina, precursora de la arginina. La adición de citrulina como suplemento complementó la mutación e impulsó la síntesis de arginina hasta su finalización. Y una mutación genética en #3 afectó el paso final de la síntesis de arginina – la conversión de citrulina a arginina. Al agregar arginina como suplemento, la mutación se complementó y el mutante# 3 pudo crecer. Con cada gen mutado, solo se ve afectado un paso de la vía metabólica. Por lo tanto, un gen es responsable de una enzima o proteína. Teníamos pruebas bioquímicas de la propuesta de Sir Arthur Garrod de 1908 de los «errores innatos del metabolismo».»