Articles

Animation 16: en gen gör ett protein. :: CSHL DNA Learning Center

Hej, Jag är George Beadle. I 1941 gjorde Edward Tatum och jag experiment med Neurospora crassa” Red Bread mold”. Våra experiment visade Archibald Garrods teori från 1902 att ärftliga sjukdomar är ”medfödda fel i ämnesomsättningen”, som saknas eller falska steg i kroppens kemiska vägar. Under större delen av sin livscykel är Neurospora en haploid organism. Det betyder att det bara finns en kopia av varje gen, så vi behövde inte oroa oss för dominerande och recessiva alleler, som Mendel hade. I laboratoriet växer Neurospora bra på” minimal ” agar som bara innehåller några enkla sockerarter, oorganiska salter och vitaminbiotinet. Neurospora måste ha enzymer som omvandlar dessa enkla ämnen till aminosyror och vitaminer som är nödvändiga för tillväxt. Vi resonerade att om vi muterar någon av generna som gör ett enzym, till exempel gen A, borde vi få en Neurospora-stam som inte kan växa på minimalt medium. Mutanten skulle kunna växa om vi lägger till enzymprodukten som ett tillägg. Edward Tatum och jag bestämde oss för att hitta dessa näringsmutanter.1927 visade Herman Muller att röntgenstrålar orsakar mutationer i gener. Så vi bestrålade en Neurosporakultur med röntgenstrålar. Vi förväntade oss att få några sällsynta mutanter som inte skulle växa på minimala medier. Vi växte avkomman till den bestrålade Neurosporan på” komplett ” media som innehöll alla vitaminer och aminosyror. Därefter testade vi förmågan hos var och en av dessa kulturer att växa på minimala medier. Vi växte avkomman till den bestrålade Neurosporan på” komplett ” media som innehöll alla vitaminer och aminosyror. Därefter testade vi förmågan hos var och en av dessa kulturer att växa på minimalt medium. De flesta av dessa kulturer växte på minimala medier, vilket betyder att de inte hade en genetisk mutation av det slag vi letade efter. Men 299 kulturen växte inte på minimalt medium. Vi försökte sedan odla kultur # 299 på minimala medier kompletterade med antingen aminosyror eller vitaminer. Vi fann att kultur # 299 inte växte på minimalt medium med aminosyratillskott, men växte på minimalt medium med vitamintillskott. Därför får kultur # 299 inte kunna göra en av vitaminerna. Vi var tvungna att räkna vilket vitamin som saknades i kultur# 299. Vi gjorde detta genom att testa Culture# 299s förmåga att växa på minimalt medium kompletterat med enstaka vitaminer. Vi fann att kultur # 299 växte bara om vi tillhandahöll vitamin B6 .Detta var vår första Neurospora mutant. Det kunde inte göra vitamin B6 på egen hand eftersom ett av enzymerna i B6-syntesvägen måste påverkas. Således måste genen som gör detta enzym ha muterats av X-rays.By genom att tillsätta vitamin B6 som ett komplement till det minimala mediet kan mutationen kompenseras och kultur# 299 kan växa. Med hjälp av denna metod för urval och tillskott isolerade vi många olika typer av Neurospora mutanter. Genetiska mutationer påverkar metaboliska vägar, och vi bekräftade syntesvägen för många vitaminer och aminosyror. Till exempel syntetiseras aminosyran arginin i en stegvis process katalyserad av enzymer. En prekursormolekyl omvandlas till ornitin sedan citrullin och slutligen arginin.Om en gen gör ett enzym, bör det finnas en genetisk mutation för varje steg i denna syntesväg. Bland argininmutanterna bör det finnas stammar som behöver antingen ornitin eller citrullin eller arginin som kosttillskott. År 1944 hittade våra kollegor Adrian Srb och Norman Horowitz dessa mutanta stammar. De började med Neurospora-stammar som behövde arginin som tillägg. Dessa stammar hade mutationer i olika gener. Till exempel kunde Mutant# 1 inte göra ornitin. Så genen som gör enzymet för ornitinsyntes måste ha muterats. Om ornitin läggs till media, citrullin och sedan arginin skulle göras och Mutant# 1 kunde växa. På liknande sätt påverkade en genetisk mutation i Mutant # 2 enzymet som gör argininprekursorn citrullin. Att tillsätta citrullin som tillägg kompletterade mutationen och körde argininsyntesen till färdigställande. Och en genetisk mutation i # 3 påverkade det sista steget av argininsyntesen” ” omvandlingen av citrullin till arginin. Genom att tillsätta arginin som tillägg kompletterades mutationen och Mutant# 3 kunde växa. Med varje muterad gen påverkas endast ett steg i den metaboliska vägen. Därför är en gen ansvarig för ett enzym eller protein. Vi hade biokemiskt bevis på Sir Arthur Garrods förslag från 1908 om ” medfödda fel i ämnesomsättningen.”