Hypothèse d'une enzyme génique-un (expliquée avec le diagramme)

Hypothèse d'un gène-un enzyme!

Le sujet de la génétique biochimique a commencé avec Sir Archibold Garrod (1909), qui soulignait que l’alcaptonurie, maladie récessive, était un défaut héréditaire du métabolisme.

Il a écrit un livre intitulé Inborn Errors of Metabolism, l'un des classiques de la génétique et de la biochimie. Il a dit que la maladie alcaptonurie apparaît en raison du défaut d'une enzyme. Ainsi, ce défaut génétique hérité apparaît en raison de la déficience d'une enzyme.

Les travaux modernes sur la génétique biochimique ont commencé avec la découverte par Beadle et Tatum de mutants biochimiques dans Neurospora (Fig. 6.27). GW Beadle et EL Tatum de l’Université de Stanford, en Californie, ont traité les spores de Neurospora avec des rayons X.

Ils ont remarqué qu'après le traitement, certaines spores ne poussent pas sur le milieu habituel. Ces spores survivent si des suppléments nutritionnels tels que des acides aminés et des vitamines sont ajoutés au milieu. Beadle et Tatum ont développé une technique dans laquelle un milieu minimal contenant des sels, du sucre et de la biotine est associé à une collection complète d'acides aminés et de vitamines pour former un milieu complet.

Il a été constaté que les spores n'ayant pas subi de mutation par rayons X pouvaient germer sur un milieu minimal. Mais les spores mutés ont dû être alimentés en acides aminés supplémentaires qu'ils n'avaient plus fabriqués eux-mêmes.

Neurospora crassa de type sauvage poussera dans un milieu minimal et ne nécessite aucun supplément pour sa croissance. Les mutants de classe I sont défectueux dans le gène A (enzyme A) et ne peuvent donc se développer sur un milieu minimal que s'ils sont supplémentés en ornithine ou en citrulline ou en arginine.

Les mutants de classe II sont défectueux dans le gène B (enzyme B) et se développeront dans un milieu supplémenté en citrulline ou en arginine. Les mutants de classe III sont défectueux dans le gène C (enzyme C) et se développeront dans un milieu supplémenté en arginine.

La relation entre les gènes et les enzymes avait été appelée hypothèse d’un gène à un enzyme. George Beadle a partagé une partie du prix Nobel de médecine et de physiologie de 1958 avec EL Tatum pour ces expériences. Beadle et Tatum ont induit des déficiences métaboliques par rayons X dans Neurospora.

Ils ont découvert que ces mutants étaient incapables de synthétiser certains composés tels que les acides aminés ou les vitamines. De tels mutants ne peuvent croître sur un milieu de culture que lorsque ces composés sont fournis au milieu.

Par conséquent, les mutants qui cessent de former un ou plusieurs composés essentiels sont appelés mutants nutritionnels ou auxotrophes, par opposition au type sauvage d'origine appelé prototrophe.

Dans Neurospora, trois auxotrophes ont été isolés pour la synthèse de l’arginine:

(i) Auxotroph C qui ne pousse que lorsque l’arginine est fournie au milieu minimal.

(ii) Auxotroph B qui ne se développe que lorsque la citrulline ou l'arginine est fournie au milieu minimal.

(iii) Auxotroph A qui ne pousse que lorsque l’ornithine, la citrulline ou l’arginine est fournie au milieu minimal.

Une telle observation (Fig. 6.29) suggère la voie biochimique de la synthèse de l'arginine par Neurospora.

Sur la base des conclusions ci-dessus, ils ont donné l'hypothèse d'un gène à une enzyme qui stipule qu'un gène synthétise une enzyme qui est responsable du contrôle d'une réaction biochimique. Il est bien connu que les enzymes sont constituées de protéines. Cependant, certains cas d’ARN présentant une activité enzymatique ont été remarqués.

Il est également évident que toutes les protéines n’agissent pas comme des enzymes. Les protéines peuvent être constituées d'une ou plusieurs chaînes polypeptidiques. Par exemple, l'hémoglobine de notre sang est constituée de quatre chaînes polypeptidiques, à savoir les chaînes 2a et 2p. Ainsi, l'hypothèse du concept un chaîne-polypeptide-gène est considérée comme plus proche de la vérité.