28.2. Открытие регуляторного гена

Ключом к изучению механизма индукции b-галактозидазы стало открытие того факта, что под действием всех исследованных индукторов количество пермеазы и транса-цетилазы возрастало прямо пропорционально количеству b-галактозидазы. Дальнейший прогресс был достигнут при изучении мутантов. Оно показало, что b-галактозидаза, пермеаза и трансацетилаза кодируются тремя генами - соответственно - которые расположены друг за другом. Были получены мутанты, утратившие способность к синтезу одного из этих белков. Например, генотип обозначает, что у данного мутанта нет b-галактозидазы, но имеются в нормальном количестве пермеаза и трансацетилаза. Наибольший интерес представляет класс мутантов, у которого мутацией затронуты все три белка. Такие конститутивные мутанты синтезируют без всякого индуктора большие количества b-галактозидазы, пермеазы и трансацетилазы. Франсуа Жакоб и Жак Моно (Francois Jacob, Jacques Monod) пришли к выводу, что скорость синтеза этих трех белков зависит от какого-то общего элемента, отличного от генов, кодирующих их последовательности. Ген этого общего регуляторного элемента был обозначен Индуцибельные бактерии дикого типа имеют генотип а конститутивные мутанты по лактозным генам - генотип

Каким образом осуществляется влияние гена на скорость синтеза белков, кодируемых генами ? Проще всего было предположить, что ген кодирует синтез некоего компонента цитоплазмы, названного репрессором, которого либо совсем нет в -клетках, либо он там неактивен. Эта идея была проверена в ряде изящных генетических экспериментов с частично диплоидными бактериями, имевшими два набора генов лактозной области. Один набор содержался в бактериальной хромосоме, а второй - в половом факторе введенном в клетку при конъюгации. Например, был получен диплоид У этого диплоида гены находятся в хромосоме, а гены в эписоме. Является ли этот диплоид индуцибельным или конститутивным в отношении b-галактозидазы? Другими словами, может ли ген бактериальной хромосомы подавлять экспрессию гена расположенного в эписоме? Эксперимент дал совершенно

Рис. 28.2. Увеличение количества b-галактозидазы идет параллельно увеличению числа клеток в растущей культуре E. coli. Наклон этого графика указывает, что b-галактозидаза составляет 6,6% всего синтезируемого белка.

Рис. 28.3. Карта лактозного оперона и его регуляторного гена. В карте масштаб не соблюден: участки и о в действительности гораздо меньше, чем кодирующие участки генов.

Рис. 28.4. (см. скан) Схема лактозного оперона в репрессированном (А) и индуцированном (Б) состояниях.

четкий результат: диплоид индуцибелен, а не конститутивен. Такой же результат был получен и в отношении диплоида Следовательно, ген кодирует способный к диффузии репрессор.